Les fonds d'archives sont organisés suivant le cadre de classement spécifique aux archives diocésaines, établi par l’Association des Archivistes de l’Église de France en 1980, avec toutefois quelques adaptations à la réalité cambrésienne.
Les archives diocésaines de Cambrai conservent surtout des documents postérieurs à 1918 (destruction d’une partie de l’ancien palais épiscopal et de la totalité de la tour des archives lors de l’incendie causé par les troupes d’occupation). On y trouve notamment :
1°/ les épaves des archives du XIXe siècle,
2°/ les archives de fonctionnement de l’administration diocésaine,
3°/ les archives relatives à la vie pastorale, au magistère et à la formation des prêtres et des laïcs,
4°/ les dossiers de personnel,
5°/ les papiers privés des prêtres et des évêques,
6°/ les archives paroissiales,
7°/ le fonds de l’Assemblée des Cardinaux et Archevêques de France, dont l'inventaire a été publié par l'ancien archiviste, le Père Félicien Machelart aux Presses Universitaires du Septentrion en 2006,
Aujourd’hui, les archives diocésaines sont évaluées à 2.5 km linéaires. Il s’agit des fonds dits historiques déjà en place mais aussi des collectes d’archives des paroisses, des mouvements et des services, des papiers de prêtres, et de dons. Ainsi, elles ne cessent de s'accroitre.
La majorité de ces fonds ne disposent pas d’inventaires. Ceux-ci sont rédigés en fonction des priorités du service et des demandes des lecteurs. Toutefois, le conservateur s’efforce de communiquer les fonds aux lecteurs.