Архиепископ Мефодий в принципе согласился с постановлением собрания, однако принял решение отложить выделение Челябинского и Кустанайского викариатств в самостоятельные епархии «до более благоприятного времени». Дионисию было предписано выехать в Челябинск, а затем, «по изыскании в Кустанае средств», прибыть туда. Отъезд Дионисия в Челябинск не состоялся, т.к. 21 сентября на него было возложено временное управление Оренбургской епархией в связи с отъездом архиепископа Мефодия в Томск для участия в Сибирском церковном совещании. С декабря 1918 г. до лета 1919 г. архиепископ Мефодий находился в Челябинске и управлял как Челябинской епархией, так и той частью Оренбургской епархии, которая была занята белыми войсками. В это же время Дионисий исполнял обязанности временного управляющего Оренбургской епархией на территории, контролируемой Красной Армией. В марте 1919 г. был арестован Особым отделом Реввоенсовета при штабе первой армии Восточного фронта, но 20 марта освобождён «за неимением данных о противодействии Советской власти». 30 сентября Дионисий стал епископом Челябинским и Троицким и прибыл в Челябинск 28 декабря того же года. Епископ энергично занялся организацией церковной жизни в епархии, регулярно объезжал приходы. В январе 1921 г. был подвергнут обыску сотрудниками Челябинской ЧК. Ввиду реквизиции части церковных зданий в июле того же года Дионисий переехал в бывшую ризницу зимнего храма в честь иконы Божьей Матери «Одигитрия» закрытого властями челябинского Одигитриевского Богородицкого женского монастыря. Под колокольней монастыря была устроена крестовая церковь. В январе 1922 г. в ходе очередной поездки по епархии Дионисий совершил несколько рукоположений и собрал сорок пудов хлеба на строительство новой церкви, на что губернская ЧК отреагировала в информационной сводке фразой «попы поднимают голову». Во время кампании по изъятию церковных ценностей Дионисий разрешил вслед за патриархом Тихоном сдавать на цели помощи голодающим ценности, не имеющие богослужебного употребления, стремился защитить храмы от разграбления и осквернения. В информационной сводке Челябинской ЧК за 21–23 апреля 1922 г. сообщалось о «контрреволюционной агитации» со стороны Дионисия, который, объезжая епархию, «призывал крестьян защищать церковь от богоотступников». Дионисий решительно выступил против обновленчества и не признал обновленческое Высшее церковное управление (ВЦУ). В связи с его твёрдой позицией в местной печати против него была развёрнута клеветническая кампания по обвинению в нежелании помогать голодающим.