В 1860–1870 гг. в журналах «Иркутские епархиальные ведомости», «Странник», «Миссионер», «Церковный вестник», «Православный собеседник» и др. регулярно появлялись его статьи: «Торжество христианства в Тугнице и храм Христа Спасителя», «Церковный собор в Тобольске 1702 г. при митрополите Филофее», «Священный памятник события 25 мая 1867 г. – церковь Вознесения на Часовенном острове за Байкалом», «Церковь Святой Троицы в Тарбагатае на Хилке», «Что такое бурятский «ОБО» и от чего нередко бывает зараза в степях», «Котокильский образ святителя Николая», «Чудотворный образ Богоматери «Споручницы грешных» в Кяхте», «О предполагаемых переводах Священного Писания на остяцкий язык», «Освящение церкви св. Иннокентия в Жимытинском стане и крещение бурят Тункинского ведомства», «Заметки об инородческих браках». В 15 номерах «Иркутских епархиальных ведомостях» публиковалось «Описание архипастырских путешествий преосвященного Вениамина»; в Казани вышло фундаментальное исследование Мелетия «Древние церковные грамоты Восточно-Сибирского края (1653–1726 гг.) и сведения о Даурской миссии». Значительную часть собранных этнографических материалов музейного характера Мелетий послал в дар Церковно-археологическому обществу при Киевской духовной академии, действительным членом которого являлся (Государственный архив Рязанской области). Вскоре Мелетий стал членом-сотрудником Общества археологии, истории и этнографии при Казанском университете. За время управления Иркутским отделом Духовной миссии Мелетий обратил к православной вере 11 695 язычников. 5 ноября 1878 г. архиепископом Вениамином (Благонравовым) и епископом Енисейским и Красноярским Антонием (Николаевским) Мелетий был хиротонисан во епископа Селенгинского с назначением начальником Забайкальской духовной миссии. Первым местом его пребывания стал Посольский монастырь, но к 1880 г. Мелетий переехал в центр своей «инородческой» паствы – город Читу. «Простота и доброта» Мелетия настолько «поразила читинцев, что они с тех пор полюбили его». По распоряжению местной думы Мелетию была передана загородная дача (больше 30 десятин земли с лесом и озёрами) на берегу реки Читы (Читинки), в двух верстах от города. Епископ Вениамин (Благонравов) помогал Мелетию во многих вопросах, в том числе в строительстве Читинской архиерейской резиденции. В апреле 1880 г. Мелетий был награждён орденом князя Владимира третьей степени. С мая по июль 1881 г., когда отмечалось 200-летие со времени основания Забайкальской миссии, Мелетий объехал всё Забайкалье, совершил архиерейские богослужения во всех храмах. Торжества были завершены служениями в Посольском и Селенгинском во имя Святой Троицы монастырях. За время пребывания Мелетия в должности начальника Забайкальской миссии были обращены в православие и крещены около 4 тыс. язычников-шаманистов и ламаитов. В 1881 г. Мелетий стал почётным членом Императорского Православного Палестинского общества (ИППО), состоящего под покровительством великого князя Сергея Александровича Романова.