Le diocèse d'Oca était un siège épiscopal de l’Église catholique en Hispanie, suffragant de l'archidiocèse de Tarragone. Il a existé entre les quatrième et septième siècles dans la région de l'actuelle province de Burgos, dans la communauté autonome de Castille-et-León (Espagne). Son siège était dans l'actuelle ville de Villafranca Montes de Oca. Il est maintenant un diocèse titulaire, donc sans territoire rattaché.
À partir du quatrième siècle, on trouve quelques attestations du diocèse d'Oca, bien que sa première mention officielle remonte à l'an 589, lorsque l'évêque Afterius assiste au troisième concile de Tolède.
Le diocèse a peu d'importance à l'époque wisigothe, mais cette fois des témoignages importants sont conservés, comme la chapelle de Quintanilla de las Viñas. La vie monastique a été très active durant cette période.
La ville d'Oca a été détruite lors de l'invasion musulmane du VIIIe siècle. Depuis lors, et au cours des IXe-XIe siècles vont résider les évêques Amaya, Valpuesta, Muñó, Sasamón, Ona et Gamonal.
Selon Florián de Ocampo, la fin du diocèse est intervenue lorsque Alphonse VI a rétabli à Burgos l'évêché qui avait auparavant son siège dans la ville d'Oca, détruite par les Sarrasins, de sorte que le diocèse de Burgos est devenu la continuation canonique de l'évêché d'Oca, un acte confirmé par le pape Urbain II en 1095.
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