В сентябре 1872 г. Мелетий получил назначение проповедовать Евангелие бурятам и тунгусам в Цаган-Усунском стане и Цакире – на границе с Монголией (епархиальное начальство из-за малочисленности миссионеров в Сибири было вынуждено непрерывно переводить православных проповедников с одного места на другое). В октябре 1872 г. Мелетий по благословению архиепископа Парфения (Попова) устроил и освятил храм во имя Николая Чудотворца. 11 июля 1873 г. Мелетий приветствовал в Посольском монастыре возвращавшегося из кругосветного плавания великого князя Алексея Александровича. В августе того же года встречал назначенного на Иркутскую и Нерчинскую кафедру преосвященного Вениамина (Благонравова), своего наставника и друга. При вступлении в управление епархией архиепископ Вениамин (Благонравов) высоко оценил труды ученика, предложив ему возглавить Иркутский отдел Духовной миссии в должности настоятеля Ниловой пустыни в Саянских горах. Мелетий, возведённый в сан архимандрита, стал первым её начальником. Началось сооружение новых станов и храмов, росло количество новообращённых. Однако богослужение велось на церковнославянском языке, непонятном для инородцев, что мешало успеху проповеди. Николай Иванович Ильминский, один из наставников Мелетия в академии, участвовавший в Московском собрании Миссионерского общества, посоветовал Московскому митрополиту Иннокентию (Вениаминову) вызвать Мелетия в Казань для помощи в переводе духовной литературы на языки малых народов Сибири, а также для содействия в организации церковноприходских школ на сибирских окраинах России. Синод со вниманием отнёсся к представлению маститого архипастыря, и в конце 1873 г. Мелетий покинул Сибирь. В 1874–1875 гг. он посетил Вятскую губернию, затем отправился в Москву. В то время Миссионерское общество размещалось в московском в честь Покрова Пресвятой Богородицы монастыре. Смотритель монастырского миссионерского корпуса иеромонах Иосиф оказал Мелетию радушный приём, сопровождал сибирского гостя при осмотре достопримечательностей Москвы, в путешествиях в Киев и в Троице-Сергиеву лавру. Окрепший и отдохнувший от длительных миссионерских трудов, Мелетий ревностно взялся за новое для него дело. Уже в 1874 г. в Казани была напечатана небольшая книга на разговорном бурятском языке под редакцией профессора Василия Васильевича Миротворцева – «Поучение к новокрещеным о святой христианской вере». Это был сборник проповедей епископа Вениамина (Благонравова), наставника Мелетия, сказанных им при крещении балаганских бурят. В 1875 г. Мелетий посетил Казань. Вернувшись в Иркутск, послал подготовленные к изданию четыре статьи, вошедшие в книгу «Учение о святой православной христианской вере в беседах с бурятами», дополненную изложением истории Ветхого и Нового Заветов и Житием Николая Чудотворца («Православный благовестник». М., 1893).