La serie episcopal se reanuda hacia mediados del siglo VII con los obispos Mariniano y Sereno, quienes estuvieron presentes en los concilios que condenaron la herejía monotelita, el primero en el concilio de 649 convocado por el papa Martín I, y el segundo en el concilio de 680 convocado por el papa Agatón.
En el siglo XI la sede se trasladó definitivamente a Massa Marittima, donde los obispos están documentados por primera vez en 1062.
[4] En un primer momento, en los documentos contemporáneos, se alternaban los títulos Populoniensis y Massensis (que aparece por primera vez en 1115);[5] luego, a partir del siglo XII/XIII, la diócesis asumió definitivamente el doble título, Massa y Populonia, que duró hasta el siglo XX.
Esto dificultó en varias ocasiones a los obispos ejercer el gobierno espiritual.
Desde un punto de vista estrictamente pastoral, los obispos no pusieron mucho esfuerzo en aplicar los decretos de reforma decididos por el Concilio de Trento; Alessandro Petrucci (1602-1615) es una excepción, pero a menudo tuvo que recurrir a sus bienes personales, creando muchos problemas financieros a su familia; y Pietro Vannucci (1770-1793), a quien se debe la erección del seminario episcopal en las instalaciones del suprimido convento de las Menores Conventuales.
La diócesis de Massa quedó así reducida a sólo 10 parroquias.
[4] Del 1924 al 1933 Massa Marittima estuvo unida in persona episcopi a la diócesis de Livorno con el obispo Giovanni Piccioni.