Tord Harlin tillträdde som Uppsala stifts första biskop enligt den nya räkningen den 7 oktober 1990. Sedan 1990 har Uppsala stift två biskopar i och med att ärkebiskopen också har sitt säte här.
Harlin var ordförande i stiftsstyrelsen och ledde tillsammans med ärkebiskopen de årliga prostmötena samt präst- och diakonmöten.
Biskop em Tord Harlin lade ner biskopsstaven vid en kvällsmässa i Uppsala domkyrka den 29 april 2000 och avslutade därmed sitt uppdrag som biskop i Uppsala stift. Hans efterträdare var Ragnar Persenius.
Efter pensionen har Tord Harlin ägnat sig åt fotograferande. Han har ställt ut i flera olika länder och gett ut flera fotografiska konstböcker. Kyrkliga tidskrifter och församlingsblad tar ibland hjälp av fotograf Harlin.