A partir del 11 de octubre de 1962, el obispo Wojtyla comenzó a tomar parte activa en el Concilio Vaticano II, destacando sus puntualizaciones sobre el ateísmo moderno y la libertad religiosa.

Clausurado el Concilio, el 8 de diciembre de 1965 pasó a formar parte de las Congregaciones para los Sacramentos y para la Educación Católica, y del Consejo para los Laicos.

Tras el Concilio publicó "Amor y responsabilidad" y "Mandamientos de la renovación del Concilio Vaticano II". En 1962, al morir el arzobispo Baziak, fue nombrado vicario capitular y el 30 de diciembre siguiente Pablo VI le eligió arzobispo de Cracovia.

El 29 de mayo de 1967 fue creado cardenal, lo que le convirtió en el segundo más joven de la Iglesia Católica, con 47 años.

En agosto de 1978 murió Juan Pablo I, tras un pontificado de 33 días, y el 16 de octubre de 1978 Karol Wojtyla fue elegido sucesor de San Pedro, con el nombre de Juan Pablo II, convirtiéndose, con 58 años, en el Papa más joven del siglo y en el primero no italiano desde el holandés Adriano VI (1552).

Tres días después de su elección viajó a Castel Gandolfo y el 5 de noviembre visitó Asís, el primero de sus 144 viajes por Italia.

El 3 de diciembre de 1978 visitó la parroquia romana de San Francesco Saverio, la primera de las más de 300 visitadas en la Ciudad Eterna.

El 25 de enero de 1979 comenzó en México y la República Dominicana el primero de sus 104 viajes fuera de Italia. El último fue el pasado 14 y 15 de agosto al santuario mariano de Lourdes, en Francia.

El 4 de marzo de 1979 publicó la encíclica "Redemptor hominis", la primera de las catorce escritas en estos 25 años. La última fue "Ecclesia de Eucharistia", del 17 de abril de 2003.

Juan Pablo II convocó para el 28 de junio de ese año el primero de sus nueve consistorios, coincidiendo con sus 25 años de Pontificado y en el que nombró 31 nuevos purpurados.

A lo largo de sus casi 26 años de pontificado creó un total de 232 cardenales, de ellos uno "in pectore", es decir que mantiene su nombre en secreto mientras así lo considera el Papa.

El 13 de mayo de 1981 resultó herido de gravedad en el abdomen y la mano en un atentado perpetrado por el terrorista turco Ali Agca, lo que desencadenó una serie de dolencias que le llevaron al quirófano en repetidas ocasiones.