Однако ещё во время пребывания Дионисия Телль-Махрского в столице внутри монофизитской общины начались распри, которые окончились передачей дела на рассмотрение халифа и смещением с Багдадской кафедры епископа Лазаря бар Сабты. Из Багдада Дионисий Телль-Махрский отправился в Тагрит и Мосул, чтобы назначить мафрианом Даниила на место скончавшегося Василия I. В 830 г. патриарх проследовал за аль-Мамуном, который возвращался с набега на Византию, от Кайсума до Дамаска. Оттуда они вместе выехали в Египет, где Дионисий Телль-Махрский осмотрел обелиски Гелиополя, пирамиды и ниломер. Вместе с Коптским патриархом Иосифом принял активное участие в переговорах с башмурскими коптами-повстанцами, которые завершились неудачей: восстание было жестоко подавлено халифским полководцем Хайдаром ибн Кавусом. В 835 г. Дионисий Телль-Махрский вновь посетил Тагрит с целью урегулирования споров между его жителями и насельниками монастыря Мар-Маттай в Мосуле; назначил мафрианом Фому вместо умершего Даниила. В том же году Дионисий Телль-Махрский отправился в Багдад приветствовать нового халифа аль-Мутасима, при дворе которого встречался с наследником Нубийского престола. Последние годы жизни патриарха помимо продолжавшейся схизмы (после смерти Авраама в 837 г. антипатриархом стал его брат Симеон) были отмечены ужесточением ограничений, налагавшихся мусульманами на зиммиев. Дионисий Телль-Махрский был погребён в монастыре Кеннешре. Дионисий Телль-Махрский – автор хроники, сохранившейся в качестве источника «Хроники» патриарха Михаила Сирийца (XII в.) и «Книги хронографии» Григория Бар Эвройо (XIII в.). Патриарх Михаил приводит её предисловие с обзором источников и сообщает, что труд был предпринят Дионисием Телль-Махрским по просьбе его духовного сына Иоанна, митрополита Дарского, состоял из двух книг по восемь глав в каждой и охватывал период от воцарения византийского императора Маврикия (582 г.) до смерти императора Феофила и халифа аль-Мутасима (842 г.). Исследователи полагают, что хроника была написана по образцу «Церковной истории» Иоанна Эфесского в виде ряда тематических глав. В XVIII–XIX вв. в науке господствовало мнение Иосифа Симона Ассемани о составлении Дионисием Телль-Махрским также краткой редакции хроники, так называемой Хроники Зукнина, доходящей до 774 г., однако исследователями Ф. Но и Теодор Нёльдеке было доказано, что данное сочинение написано неизвестным автором примерно на 70 лет раньше (см. в ст. Дионисия Телль-Махрского хроника). Брат Дионисия Телль-Махрского Феодосий, епископ Эдесский, сопровождавший его в 825–826 гг. в Египет, известен исследователям как переводчик. Он изучал в Кеннешре греческий язык и в бытность священником перевёл на сирийский язык поучение Григория Богослова о чудесах пророка Илии и поэмы святителя.