Angefangen mit Albrecht von Brandenburg (1514–1545) führten acht Kirchenmänner das Mainzer Erzbistum und Kurfürstentum durch die Zeit der Reformation und der beginnenden Konfessionalisierung. Letzter dieser Reihe war Anselm Casimir Wambolt von Umstadt (1629–1647).
Albrecht von Brandenburg (1490–1545) leitete ab 1513 als Erzbischof das Erzbistum Magdeburg sowie zugleich als Administrator das Bistum Halberstadt. Ein Jahr später übernahm er mit Billigung Roms auch das Erzbistum und Kurfürstentum Mainz. Für die Ämterkumulation waren in Rom entsprechende Dispenszahlungen fällig, zu deren Begleichung Albrecht ab 1517 das Ablasswesen ausweitete. Dieses wurde wiederum für Martin Luther Anlass für seine 95 Thesen, die den Beginn der Reformation markieren. Albrecht, seit 1518 Kardinal, war selbst humanistisch geprägt und stand Reformen offen gegenüber, begriff allerdings Tiefe und Dynamik der reformatorischen Bewegung nicht. Seine Haltung zur Reformation blieb kompromissbereit, zugleich jedoch unscharf. Als Politiker verfolgte er den Ausbau seiner Landesherrschaft sowie Reformen in der Verwaltung und im Rechtswesen.
Auf Albrecht folgte Sebastian von Heusenstamm (1508–1555), der unter seinem Vorgänger in Mainz aufgestiegen war. Heusenstamm musste in seiner knapp zehnjährigen Regierungszeit erhebliche politische und kirchliche Schwierigkeiten im Kontext der Reformation bewältigen. Zu den von ihm ergriffenen Maßnahmen auf dem Gebiet der Kirchenorganisation zählen die Visitation des Erzbistums von 1548 bis 1550 sowie die Durchführung einer Diözesansynode 1548 und einer Provinzialsynode 1549. Im Fokus standen dabei weniger theologische Diskussionen und vielmehr die innerkirchliche Erneuerung. Von 1551 bis 1552 nahm Heusenstamm am Konzil von Trient teil, auf dem er eine ausgleichende Linie vertrat.
Die Wahl Daniel Brendels von Homburg (1522–1582) zum Mainzer Erzbischof 1555 bedeutete einen wichtigen Schritt in der konfessionellen Ausrichtung des Erzbistums am Beginn der Epoche der Konfessionalisierung. Zielstrebig vertrat Brendel von Homburg seine politischen und kirchlichen Ziele im Sinne des Konzils von Trient: Er verteidigte das Recht der Krönung des römisch-deutschen Königs für Mainz, berief 1561 Jesuiten in die Bischofsstadt und übertrug ihnen mehrere Lehrstühle an der Universität. Das tridentinische Glaubensbekenntnis und das tridentinische Ehedekret setzte er als verbindlich durch. Zur Rekatholisierung des Eichsfeldes errichtete er ein Jesuitenkolleg in Heiligenstadt. Insgesamt galt Brendel von Homburg als realistischer Reformer.
Wolfgang von Dalberg (1538/39–1601) regierte das Erzbistum für knapp zwanzig Jahre, konnte in dieser Zeit jedoch nur wenige reichspolitische Impulse setzen. Gegenüber den Protestanten galt er lange Zeit als zu vorsichtig und zurückhaltend. Erst ab 1593 legte er seine Zurückhaltung ab und widmete sich der Rekatholisierung der mainzischen Enklaven in Hessen sowie der Reformen im Sinne des Konzils von Trient. Zudem führte er als Landesfürst die Gregorianische Kalenderreform im Erzstift ein. In seine letzten Regierungsjahre fielen außerdem die ersten Verfolgungen, Prozesse und Verurteilungen von angeblichen Hexen.
In seiner kurzen Regierungszeit festigte Johann Adam von Bicken (1564–1604) die katholische Position im Erzbistum Mainz. Bereits vor seiner Wahl zum Erzbischof wirkte er an der Rekatholisierung des Eichsfeldes mit, anschließend untersagte er evangelische Gottesdienste, tauschte protestantische Pfarrer durch katholische aus und ließ nur noch Katholiken zu Hofämtern zu. Das religiöse Leben förderte er durch die Ausrufung eines „Heiligen Jahres“ 1602 sowie mit der Edition des neuen Messbuches im gleichen Jahr. Belastet wurde sein Pontifikat durch die grassierenden Hexenprozesse.
Johann Schweikard von Kronberg (1553–1626) war zunächst Rektor der Mainzer Universität und von 1584 bis 1595 Generalvikar in Mainz. Bereits aussichtsreicher Kandidat bei der Wahl von 1601, bei der er noch hinter von Bicken zurückstehen musste, wurde er drei Jahre später dessen Nachfolger. In den schwierigen religionspolitischen Konflikten im Reich übte er sich als kompromissbereiter Vermittler, in der katholischen Liga verhielt er sich zunächst defensiv, bis er 1618/1619 seine Position änderte. In seinen eigenen Gebieten förderte Schweikard hingegen von Beginn an zielstrebig die Gegenreformation und wirkte damit prägend auf das religiöse Leben in den Bereichen Katechese, Liturgie und Ordensleben, etwa durch Ansiedelung der Kapuziner in Mainz. Wie bei seinen beiden Vorgängern nahmen auch in seiner Regierungszeit die Hexenprozesse erhebliche Ausmaße an.
Georg Friedrich Greiffenclau von Vollrads (1573–1629) leitete von 1617 bis zu seinem Tod 1629 das Bistum Worms und von 1627 bis 1629 zusätzlich das Erzbistum Mainz. In Worms bemühte er sich insbesondere um den Wiederaufbau von Bistum und Hochstift, die infolge der Reformation starke Einbußen erlitten hatten. Enge politische und militärische Verbindungen pflegte er nach Trier und Speyer, in der Mainzer Bischofsstadt begann er 1627 mit dem Bau des kurfürstlichen Schlosses. Kirchenpolitisch führte er in Mainz die gegenreformatorische, tridentinische Linie seiner Vorgänger fort.
Anselm Casimir Wambolt von Umstadt (um 1580/82–1647) stieg unter Erzbischof Schweikard von Kronberg 1608 in den Hofrat auf und war im diplomatischen Dienst für Mainz tätig. Die päpstliche Bestätigung seiner 1629 erfolgten Wahl zum Erzbischof erfolgte 1630. Im Dreißigjährigen Krieg musste Wambolt mehrfach aus seiner Bischofsstadt fliehen, darunter 1631 nach Köln (bis 1635) und 1644 nach Frankfurt (bis 1647). Religionspolitisch verfolgte er eine streng konfessionelle Linie und zwang protestantische Neubürger in Mainz zur Konversion. Reichspolitisch stand er den kaiserlich-habsburgischen Positionen nahe. Er galt als hochbegabt, rhetorisch geschickt und geschäftstüchtig.