Cafodd yr Esgob Joanna Penberthy ei chysegru yn Esgob Tyddewi yng Nghadeirlan Llandaf am 11:00.
Roedd wedi ei hethol gan aelodau ym mis Tachwedd.
Dywedodd ei bod yn edrych ymlaen at "ymuno â phobl Tyddewi", tra bod Archesgob Cymru, Dr Barry Morgan, wedi disgrifio'r achos fel un "hanesyddol".
Daw'r penodiad yn dilyn ymddeoliad Wyn Evans, fu wrth y llyw am wyth mlynedd.
Cafodd y penderfyniad i ganiatáu menywod i fod yn esgobion ei wneud yn 2013.
Dywedodd yr Esgob Penberthy, sy'n 56 oed ac sydd wedi bod yn ficer yn Sir Gâr ac yn Ganon Tyddewi, ei bod "yn edrych ymlaen yn fawr iawn at ymuno â phobl esgobaeth Tyddewi wrth i ni fyw a rhannu ein ffydd yng Nghrist".
Esgob Joanna Penberthy
Cafodd esgob benywaidd cyntaf yr Eglwys yng Nghymru ei chysegru mewn seremoni yng Nghaerdydd ddydd Sadwrn.