На процессе вступил в полемику с обвинителем ревтрибунала, начальником Туркестанского ЧК Яковом Христофоровичем Петерсом, защищая как несправедливо обвинённых коллег, так и свой духовный сан и христианскую веру. После ареста в мае 1922 г. патриарха Тихона (Беллавина) и создания при поддержке властей обновленческого Высшего церковного управления ташкентским обновленцам удалось захватить кафедральный Спасо-Преображенский собор. Сергиевская церковь, где служил священник В.Ф. Войно-Ясенецкий, осталась в канонической церкви и стала одним из центров борьбы с обновленчеством в Ташкенте. После того как в начале 1923 г. управлявший Ташкентской епархией архиепископ Иннокентий (Пустынский), опасаясь репрессий со стороны властей, покинул паству и выехал в Москву, священник В.Ф. Войно-Ясенецкий и протоиерей Михаил Андреев взяли на себя организацию епархиальной жизни. 27 февраля они созвали собрание иереев и церковных старост, оставшихся верными каноническому православию, на котором был создан Союз приходов Туркестанской епархии как замена захваченного обновленцами епархиального управления. Собрание приняло решение о необходимости замещения Ташкентской кафедры и избрало священника В.Ф. Войно-Ясенецкого кандидатом в епископы. Для содействия в осуществлении архиерейской хиротонии собравшиеся обратились к находившемуся в это время в Ташкенте в ссылке епископу Андрею (Ухтомскому), назначенному патриархом Тихоном (Беллавиным) на Томскую кафедру, но не вступившему в управление своей епархией. Епископ Андрей (Ухтомский) одобрил кандидатуру В.Ф. Войно-Ясенецкого и совершил над ним монашеский постриг, дав имя в честь апостола Луки, евангелиста, врача и художника. Для архиерейской хиротонии епископ Андрей (Ухтомский) направил Луку с сопроводительным письмом в Пенджикент, где отбывали ссылку Суздальский епископ Василий (Зуммер) и Болховский епископ Даниил (Троицкий). 31 мая 1923 г. они совершили над Лукой хиротонию в пенджикентской церкви во имя святителя Николая. По просьбе епархиального Совета приходов Лука взял на себя управление Туркестанской епархией. 3 июня Лука впервые отслужил воскресную всенощную литургию в кафедральном Спасо-Преображенском соборе Ташкента. Занимавшие его ранее обновленцы оставили храм. Вступление Луки в управление Туркестанской епархией вызвало немедленную реакцию властей. 4 июня в Ташкентском университете был организован студенческий митинг с требованием об увольнении профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого. Хотя руководство университета отвергло это требование, 5 июня Лука был вынужден заявить об уходе с профессорской должности. 6 июня в газете «Туркестанская правда» появилась клеветническая статья о нём. Вечером 10 июня 1923 г. после церковной службы Лука был арестован и помещён в ташкентскую тюрьму ГПУ. Его обвиняли в «антисоветской агитации» и «присвоении себе административных функций» (органы епархиального управления канонической церкви в отличие от обновленцев в это время не признавались и не регистрировались государственными властями, поэтому их деятельность объявлялась незаконной).