18 января 1836 г. митрополит Филарет утвердил Иосифа членом Московской духовной консистории. 29 апреля 1839 г. «за отлично усердную службу» Иосиф был награждён орденом св. Анны второй степени. По ходатайству митрополита Филарета Иосиф был определён епископом Дмитровским, викарием Московской епархии, 27 декабря 1842 г. в Чудовом в честь Чуда архангела Михаила в Хонех мужского монастыря хиротонисан во епископа. Одновременно Иосиф был назначен надзирателем над законоучителями всех учебных заведений Москвы и Московской губернии. Иосиф ежегодно обозревал церкви и приходы Московской епархии. Впоследствии он вспоминал, что митрополит Филарет не стеснял его действий, позволял выражать и отстаивать своё мнение по спорным вопросам, всегда был «доступен для совета». За ревностные труды и посильную помощь митрополиту Филарету 5 апреля 1846 г. Иосиф был награждён орденом св. Анны первой степени. После кончины 20 декабря 1846 г. Антония (Смирницкого) предполагалось назначение Иосифа на Воронежскую кафедру, однако 13 января 1847 г. эту епархию возглавил архиепископ Игнатий (Семёнов). 20 ноября 1849 г. Иосиф был назначен епископом Уфимским и Оренбургским. Перед отъездом на кафедру посетил Троице-Сергиеву лавру, 28 декабря 1849 г. выехал, а 12 января 1850 г. прибыл в Уфу. В начале 1851 г. при нём последовало отделение Бузулукского, Бугурусланского и Бугульминского уездов от Уфимско-Оренбургской епархии и присоединение их к новообразованной Самарской епархии. Иосиф продолжил труды предшественников по обращению язычников (идолопоклонников) в христианство, старообрядцев в единоверие и православие. В секретном циркуляре 1852 г. Иосиф требовал от подведомственного духовенства искоренять местные языческие обычаи («вечерки, хороводы, семики»), которые, по его мнению, служили «поводом к растлению девиц, к разлиянию блуда». Однако подобные секретные распоряжения архиерея вызвали гнев уфимского генерал-губернатора Василия Алексеевича Перовского. За два года служения в епархии Иосиф устроил единоверческую женскую Казанскую общину в Троицке, несколько единоверческих приходов и часовен. При нём на землях казённых дач Кусинского завода велось строительство единоверческого мужского монастыря Воскресения Господня (в современном посёлке Иструть Саткинского района Челябинской области). К освящению монастырского храма в честь Воскресения Христова (март 1851 г.) Московский митрополит Филарет прислал напрестольное Евангелие 1637 г. По благословению Иосифа насельники обители вели миссионерскую деятельность на Белорецком, Златоустовском и Саткинском заводах Оренбургской губернии. При Иосифе в уфимском в честь Успения Пресвятой Богородицы монастыре была построена небольшая каменная церковь во имя почитаемого Иосифом Митрофана Воронежского, а в уфимском в честь Благовещения Пресвятой Богородицы женском монастыре – летний Благовещенский собор и тёплая каменная церковь во имя Александра Невского.