Da den apostoliske administrator erkebiskop Eugeniusz Baziak døde i 1962, ble biskop Wojtyła valgt til administrator. 13. januar 1964 ble han utnevnt til erkebiskop av Kraków, og dermed nummer to i det polske kirkelige hierarkiet, av pave Paul VI. Han ble dermed den første erkebiskop av Kraków siden kardinal Sapiehas død 13 år tidligere. Han var også den første ikke-adelige som hadde hatt dette embetet. Han ble innsatt i embetet 8. mars 1964.