Durante o século XVI, dois arcebispos de Colônia converteram-se ao protestantismo. O primeiro, Hermann von Wied, renunciou ao arcebispado no momento de sua conversão, mas Gebardo, Senescal de Waldburg, que se converteu ao calvinismo em 1582, tentou secularizar o arcebispado. Seu casamento, em fevereiro seguinte, e sua recusa em abandonar o território resultaram na eleição de um arcebispo e príncipe-eleitor concorrente, Ernesto da Baviera, irmão do duque Guilherme V da Baviera. Na guerra que se seguiu, o papa Gregório XIII financiou mercenários italianos e espanhóis e os católicos bávaros também enviaram um exército para apoiar Ernesto, enquanto a Holanda protestante apoiou von Waldburg. A guerra arruinou a maior parte da economia do eleitorado e muitas aldeias e cidades foram sitiadas e destruídas. O Cerco de Godesberg, entre novembro e dezembro de 1583, terminou com a destruição do Castelo de Godesberg e a morte da maioria de seus habitantes. Após muitos outros cercos, von Waldburg desistiu de suas reivindicações sobre o arcebispado e retirou-se com sua esposa para Estrasburgo. Ernesto tornou-se arcebispo - o primeiro grande sucesso da Contrarreforma na Alemanha. Sob a direção de Ernesto, os jesuítas supervisionaram a reintrodução do catolicismo no eleitorado. De 1583 a 1761, o arcebispado era efetivamente uma secundogenitura do ramo bávaro da Casa de Wittelsbach. Como o arcebispo neste período geralmente também detinha o Bispado de Münster (e muitas vezes o Bispado de Liège), ele foi um dos príncipes mais importantes do noroeste da Alemanha.