8 сентября того же года на первом поместном Соборе Грузинской православной церкви большинством голосов Кирион был избран католикосом-патриархом всей Грузии, его интронизация состоялась 1 октября. Своей первоочередной задачей на посту главы церкви он видел необходимость признания Грузинской православной церкви восточными и европейскими автокефальными церквами. Кирион III отправил обращения главам Восточных поместных церквей, армянскому католикосу-патриарху, папе Римскому. Русская православная церковь отложила рассмотрение этого вопроса до созыва поместного Собора. 29 декабря 1917 г. патриарх Московский и всея России Тихон (Белавин), не возражая в принципе против восстановления автокефалии Грузинской православной церкви, но сожалея о неканоничности её отделения, обратился к Кириону III, митрополиту Леониду (Окропиридзе) и епископам Георгию (Аладашвили) и Пирру (Окропиридзе) с предложением подчиниться требованию церковных правил и явиться на Собор для обсуждения ситуации. Но призыв не был услышан, отношения между Русской православной церковью и Грузинской православной церковью не были урегулированы до 1943 г. Кирион III продолжал научную деятельность и после избрания архипастырем Грузинской православной церкви, занимался подготовкой к изданию своих сочинений. По сообщениям современников, Кирион III собирался писать мемуары. Отправляясь на отдых в монастырь Марткопи 26 июня 1918 г., он сказал священник Тарасию Канделаки: «Я обязан приступить к работе над воспоминаниями о ближайшем прошлом нашей Церкви. Будущие поколения должны знать обо всём, что не в силах уберечь и сохранить наша история». На следующее утро он был найден мёртвым. Похоронен в Тбилисском Сиони. Канонизирован Грузинской православной церковью как священномученик 17 октября 2002 г. Наследие Кириона III хранится в Национальном центре рукописей Грузии (см. в ст. Институт рукописей имени Корнелия Кекелидзе; эпистолярное наследие) и Центральном Государственном историческом архиве Грузии (научные труды). Его творческая деятельность многообразна: с ранних лет он писал стихи и повести, публиковал исследования в области филологии. Большое влияние на него, как и на многих его современников, оказало творчество Илии Чавчавадзе. Большая часть научного наследия Кириона III была написана им в России. Он часто писал на русском языке, стремясь ознакомить Россию и Европу с богатым историческим прошлым Грузии; цель оправдала себя – научное наследие Кириона III стало широко известно в России и за её пределами. Кирион III внёс значительный вклад в формирование картвелологии как науки. Ещё в годы учебы в Киевской духовной академии Кирион III сформировал свои научные интересы в области этнографии, истории Грузинской православной церкви и грузинской церковной литературы. В 1880–1890 гг. под разными псевдонимами (Садзагелов-Иверский, Ивериели, Е. К., Цхумели и др.) он публиковал в периодике статьи на русском и грузинском языках о грузинских храмах и монастырях.