Die Reihe der Kurfürst-Erzbischöfe setzte sich nach dem Dreißigjährigen Krieg fort: Zwölf Erzbischöfe führten Erzbistum und Kurfürstentum über 250 Jahre, bis Französische Eroberung und Säkularisation die alten Strukturen auflösten. Letzter Erzbischof war Karl Theodor von Dalberg, der von 1802 bis 1803 den rechtsrheinischen Rest des alten Erzbistums leitete.
Johann Philipp (von) Schönborn (1605–1673) wirkte als Erzbischof und Bischof dreier (Erz-)Bistümer (Würzburg, Mainz und Worms) sowie als jeweiliger Landesherr in den letzten Jahren des Dreißigjährigen Krieges und der nachfolgenden Zeit der Konfessionalisierung. Er war maßgeblich am Westfälischen Frieden 1648 beteiligt und zeigte sich dabei zu Konzessionen gegenüber den Protestanten bereit. Geschickte Bündnispolitik, Verantwortungsbewusstsein und hohes Engagement prägten seine Regierungszeit. Im kirchlichen Bereich führte er die Beschlüsse des Konzils von Trient durch, als Landesherr verbesserte er die Bedingungen für Wirtschaft, Verkehr und sozialer Fürsorge. Beeindruckt von Friedrich Spee setzte sich Schönborn zudem gegen die ausgreifenden Hexenverfolgungen ein.
Lothar Friedrich (von) Metternich-Burscheid (1617–1675) leitete für 23 Jahre, von 1652 bis zu seinem Tod 1675, das kleine sowie politisch und wirtschaftlich schwache Fürstbistum Speyer. Während dieser Zeit blieb das Verhältnis Metternich-Burscheids zur protestantischen Reichsstadt Speyer ebenso angespannt wie das zur benachbarten Kurpfalz, gegen die er Frankreich um Hilfe bat. Seinen Bemühungen um Stärkung des religiösen Lebens in seinem Bistum war nur wenig Erfolg beschieden. In seinen kurz vor Lebensende angetretenen Ämtern als Kurfürst-Erzbischof von Mainz (seit 1673) und Fürstbischof von Worms (seit 1674) vermochte Metternich-Burscheid keine Akzente mehr zu setzen.
Damian Hartard (von der) Leyen-Hohengeroldseck (1624–1678) wirkte zwischen 1655 und 1664 als kurtrierischer Gesandter auf mehreren Reichstagen. Der Unterstützung seines Bruders, des Erzbischofs von Trier, verdankte er die beiden Wahlen zum Kurfürst-Erzbischof von Mainz und zum Fürstbischof von Worms im Jahre 1676. Beide Ämter konnte er allerdings nur kurze Zeit ausüben, in der er mit der Förderung einer eucharistischen Bruderschaft und der Josephsverehrung immerhin einige religiöse Akzente setzte.
Nur acht Monate währte die Amtszeit von Erzbischof Karl Heinrich (von) Metternich-Winneburg (1622–1679). Der gebürtige Koblenzer war Domizellar und Domkapitular in Trier und vertrat Kurtrier auf dem Reichstag zu Regensburg 1653–1654. Seit 1656 war er Kustos des Ritterstiftes St. Alban zu Mainz sowie 1663–1664 Rektor der Mainzer Universität. Seit 1670 machte er sich Hoffnungen auf den Mainzer Erzbischofssitz, musste jedoch zweimal, 1673 und 1675, zurückstehen, bis er 1679 selbst gewählt wurde.
Anselm Franz (von) Ingelheim (1634–1695) entstammte einer mittelrheinischen Ministerialenfamilie und wurde 1660 in das Mainzer Domkapitel aufgenommen. Als Mainzer Statthalter und Gesandter war er in den 1670er Jahren im zum Mainzer Kurstaat gehörenden Erfurt tätig. In seiner fünfzehn Jahre währenden Amtszeit als Kurfürst-Erzbischof von Mainz musste er sich mit der französischen Expansionspolitik auseinandersetzen, agierte dabei jedoch eher defensiv und musste die kurzzeitige Besetzung der Stadt akzeptieren. Im Mainzer Dom nahm er mehrere bauliche Veränderungen vor und weihte mehrere Altäre.
Als der „glänzendste Repräsentant der Reichskirche“ (H. Jedin) gilt Lothar Franz von Schönborn (1655–1729), der das Mainzer Erzbistum und Kurfürstentum für 34 Jahre regierte. Schon ein Onkel und ein Großonkel hatten vor ihm den Mainzer Erzbischofsstuhl inne, ebenso ein Schwager seiner Schwester. Ihnen folgte der politisch versierte Schönborn seit 1695 nach, seit 1693 war er zudem Bischof von Bamberg. Schönborn, der sich selbst als ranghöchster Reichsfürst und Landesherr sah, gilt zugleich als einer der letzten Vertreter der mittelalterlichen, ständisch geprägten Weltanschauung sowie als Reformer in den Bereichen des Handels, des Rechts und der Bildung. Zudem war er als Bauherr prächtiger Barockschlösser tätig, darunter der Favorite in Mainz.
Franz Ludwig von Pfalz-Neuburg (1664–1732) war zwar nur drei Jahre Kurfürst-Erzbischof von Mainz, jedoch fast 50 Jahre Fürstbischof von Breslau und fast 40 Jahre Fürstbischof von Worms, zudem 13 Jahre Kurfürst-Erzbischof von Trier. Sein Tätigkeitsschwerpunkt lag daher in Schlesien, wo er zudem von 1685 bis 1719 auch die weltliche Herrschaft innehatte. Dort war seine Amtszeit von letzten gegenreformatorischen Versuchen und dem Aufblühen des Barocks geprägt. Zudem förderte Franz Ludwig zahlreiche Orden, darunter den Deutschen Orden, in dem er fast 40 Jahre lang das Amt des Hochmeisters ausübte. In Trier wirkte er zudem als kirchlicher Reformer und erließ Bestimmungen für den Klerus und die Seelsorge.
Philipp Karl von Eltz zu Kempenich (1665–1743) leitete das Erzbistum und Kurfürstentum für elf Jahre und agierte dabei zunächst prohabsburgisch, musste später jedoch aus politischen Gründen von dieser Linie abrücken. Distanz und Konkurrenz prägten sein Verhältnis zum Hause der Schönborn. Er verband Frömmigkeit und Klugheit, setzte allerdings nur wenige besondere Akzente in seiner Regierungszeit. Dazu zählen eine Neuauflage der Bibel, die Neuordnung des Mainzer Rochusstiftes sowie der Erlass von Markt-, Forst- und Wirtschaftsverordnungen.
Johann Friedrich Karl (von) Ostein (1689–1763) führte das Mainzer Erzbistum und Kurfürstentum für zwanzig Jahre, zudem war er für sieben Jahre (1756–1763) auch Fürstbischof von Worms. Als Bischof beschränkte er sich meist auf repräsentative Anlässe, als Landesherr musste er sich mit zahlreichen Krisen, Kriegen und Konflikten auseinandersetzen und versuchte dabei, möglichst Neutralität zu wahren. Durch seinen Berater Anton von Stadion, einem aufgeklärten Absolutisten, konnte Ostein jedoch innenpolitische Reformen vorantreiben: Handel und Wirtschaft wurden belebt, das Rechtswesen verbessert und die Bildungsanstalten von den Volksschulen bis zur Universität ausgebaut. Zudem erlebte das Theaterwesen unter Ostein einen Aufschwung.
Emmerich Joseph von Breidbach zu Bürresheim (1707–1774) gilt als der große Aufklärer unter den Mainzer Erzbischöfen. Er beherrschte mehrere Sprachen, hatte einen ausgeprägten Gerechtigkeitssinn, gab sich tolerant gegenüber den Protestanten und zeigte großes historisches Interesse. Als Erzbischof trat er Rom selbstbewusst gegenüber und führte Reformen in Kirche und Liturgie durch: Dabei stellte er die Orden unter stärkere Kontrolle, reduzierte das Wallfahrtswesen und vereinfachte den Gottesdienst, was mitunter auf Widerstand in Volk und Klerus stieß. Im Kurstaat reformierte er die politische Verwaltung und trieb die Wirtschafts-, Rechts- und Schulreformen weiter voran.
Friedrich Karl Joseph von Erthal (1719–1802) leitete das Mainzer Erzbistum und Kurfürstentum bis zur Großen Säkularisation. Unter seinem Vorgänger Emmerich Joseph von Breidbach-Bürresheim (1707–1774) hatte er dessen aufklärerische Reformen mitgetragen, als Erzbischof verfolgte er selbst jedoch keine klare Linie: In seinen ersten Amtsjahren wirkte er aus taktischen Gründen im Sinne einer antiaufklärerischen Restauration, bald darauf setzte er sich jedoch wieder als Reformer in Kirche und Politik sowie im Bildungswesen durch. Politisch festigte Erthal noch einmal die Mainzer Position im Reich, bevor er 1792 und erneut 1797 miterleben musste, wie die französischen Revolutionstruppen Mainz einnahmen und das traditionsreiche Erzbistum mitsamt dem Kurstaat 1802 endgültig unterging.
Als letzter Kurfürst-Erzbischof von Mainz leitete Karl Theodor von Dalberg (1744–1817) für eine kurze Übergangszeit von 1802 bis 1803 den rechtsrheinischen Rest des alten Erzbistums. Dalberg war zudem seit 1800 Fürstbischof von Konstanz und von Worms sowie ab 1803 Administrator und ab 1805 Erzbischof von Regensburg. In der Zeit der Säkularisation bemühte er sich um den Bestand seiner Bischofssitze und den Erhalt der Reichskirche, konnte sich jedoch nur zum Teil gegen Widerstände aus Bayern und Rom durchsetzen. Er blieb abhängig von den Entscheidungen Napoleons, mit dessen Sturz auch Dalbergs Karriere zu Ende ging. In seiner Regierungszeit zeichnete er sich durch Pflichtbewusstsein und Hilfsbereitschaft, aufklärerische Ideen und eine tolerante Grundhaltung aus.