Le successeur de Mgr Joseph-Bruno Guigues, Joseph-Thomas Duhamel, sera à la tête du diocèse d’Ottawa pendant 35 ans. Excellent administrateur, il doublera le nombre de paroisses dans le diocèse et triplera les effectifs cléricaux. Avec le développement accéléré de la vallée des Outaouais, de nombreuses paroisses rurales sont érigées. Mais la croissance gagne aussi Ottawa, où de nouvelles églises sont bâties.
Dans la ville épiscopale, la nouvelle église Saint-Patrice est bénie en 1875. La cathédrale est élevée au rang de basilique en 1879. La paroisse du Sacré-Cœur est fondée en 1889 pour les catholiques francophones de la paroisse Saint-Joseph qui, elle, deviendra unilingue anglaise. Les deux paroisses comptent chacune plus de 300 familles, à peine dix ans plus tard.
Le tournant du siècle voit l’Église d’Ottawa se développer si rapidement que Mgr Duhamel n’a pas suffisamment de prêtres pour répondre à toutes les demandes. Il doit donc solliciter des communautés religieuses, dont certaines en Europe, pour diriger de nouvelles paroisses. La paroisse Saint-Jean-Baptiste est confiée aux Dominicains en 1884, la paroisse Notre-Dame-de-Lourdes à la Compagnie de Marie (Montfortains) en 1887. Quatre ans plus tard, les Filles de la Sagesse viennent s’établir à leur côté pour œuvrer en éducation et dans les soins de santé. Elles fondent leur noviciat en 1904. Les Capucins prennent la charge de la paroisse Saint-François d’Assise en 1891. La première église sera convertie en collège. Les Rédemptoristes s’installent, pour leur part, à Ottawa en 1907, vingt ans après les Sœurs adoratrices du Précieux-Sang. L’œuvre des Sœurs du Bon-Pasteur, arrivées dans les dernières années de l’épiscopat de Mgr Guigues, bat toutefois de l’aile depuis la construction de leur couvent dans la Basse-ville, qui les a placées dans une situation financière précaire. Arrivées les premières, les Sœurs Grises de la Croix s’imposent, quant à elles, comme un des principaux piliers de la vie française de la capitale.
Sous Mgr Duhamel, l’Église d’Ottawa deviendra une structure florissante, qui dotera la région d’un éventail d’institutions. Cette Église sera une précieuse alliée des francophones dans leurs projets sociaux et culturels, jusqu’à former bientôt l'ossature de la communauté.