Летом 1755 г. в Оренбургской губернии, входившей в Казанскую епархию, среди башкир вспыхнуло восстание (так называемое восстание Батырши). Оно было вызвано в том числе и антимусульманской деятельностью епископа. 3 сентября 1755 г. императрица Елизавета Петровна приостановила действие сегрегационного указа от 28 сентября 1743 г. о насильственном отселении некрещёных татар из деревень, где жили их крещёные соотечественники, и удовлетворила прошение выборных служивых татар производить следствия «по касающимся до них духовным делам…, особливо по нынешним известным обстоятельствам» в губернских канцеляриях, «а к казанскому архиерею, по требованию его, их не отсылать». 9 октября 1755 г. указом императрицы Елизаветы Петровны Лука был переведён на Белгородскую кафедру «в предварение всеобщего смятения, а также в прекращение часто случавшихся по той же причине со светскими правительствами несогласий». В тот же день митрополит Тобольский и Сибирский Сильвестр (Гловацкий), бывший сподвижник Луки в Казани, действовавший против иноверцев в своей епархии теми же методами принуждения, был переведён на Суздальскую кафедру. Предшественник Луки на Белгородской кафедре Иоасаф (Горленко) был погребён в склепе Троицкого собора. При Луке по инициативе полковника Андрея Андреевича Горленко, родного брата святителя, над склепом устроили придельную церковь «в воспоминание Страшного Суда Божия» для служения ранней литургии. Во время управления Лукой епархией были построены каменный Покровский храм в слободе Холке Новооскольского уезда, деревянная Космодамиановская церковь в селе Сетное Корочанского уезда и др. Лука стремился упорядочить хозяйственную деятельность Харьковского общесословного коллегиума, который содержался за счёт отчисления части церковных доходов. Епископ требовал, чтобы положенный взнос церквами тридцатой доли хлеба на содержание учебного заведения производился неукоснительно. Когда священники Ахтырского ведомства прислали в канцелярию архиерейского дома прошение об освобождении их от взносов за неимением при церквах ни земель, ни других угодий, архиерей распорядился: «За неисполнение преждепосланного указа доправить 30-ую долю вдвое, без всякого упущения, и для того взыскания послать нарочитого по инструкции». Лука ввёл ряд изменений в учебно-воспитательный процесс и систему управления коллегиумом. Указом от 29 августа 1756 г. Лука учредил особый орган управления хозяйственной частью коллегиума – «собор», состоявший из учителей богословия, философии, риторики и пиитики. Собор избирал из своего состава казначея и управлял «по общему согласию и приговору». В декабре 1757 г., перед кончиной, Лука завещал остававшиеся у него 500 руб. употребить на похороны и раздачу нищим, а четырёх жеребцов, привезённых из Казани, пожертвовать Харьковскому коллегиуму. Синод благословил Переяславскому и Бориспольскому епископу Гервасию (Линцевскому) возглавить погребение Луки «в соборной Белоградской церкви», т.е., как полагают исследователи, в Свято-Троицком соборе. Однако в биографических источниках XIX в. о захоронении Луки в этом храме не упоминается.