В 1829 г. Мелетий избрал ещё трёх миссионеров: протоиерея Иоанна Матвеева (впоследствии монах Илия), служившего в пермской Богородице-Рождественской церкви, протоиерея Иоанна Попова (город Шадринск) и протоиерея Феодора Любимова (город Соликамск). 27 марта 1829 г. Филарет (Дроздов) писал Мелетию: «Мы Вас благодарим, преосвященнейший владыко, за обстоятельные сведения миссионеров. Это помогает делу. Продолжайте так. Ибо миссия продолжена». К январю 1831 г. к православной церкви присоединились 1275 человек, а к единоверию – 1165 человек. Позже архиепископ Пермский и Верхотурский Аркадий (Фёдоров) назвал Мелетия «светильником Пермской епархии», а 23 октября 1844 г. викарий Пермской епархии Екатеринбургский епископ Мелхиседек (Золотинский) писал: «Здешние священнослужители и народ очень часто вспоминают с глубочайшим чувством сыновней преданности и благодарности о преосвященном Мелетии, как о благодетельнейшем иерархе». 18 июля 1831 г. Мелетий был переведён в Иркутскую, Нерчинскую и Якутскую епархию в сане архиепископа, 6 ноября того же года прибыл в иркутский в честь Вознесения Господня (Иннокентьевский) монастырь. После отстранения от управления Иркутской епархией обвинённого в «душевном недуге» архиепископа Иринея (Нестеровича), конфликтовавшего с генерал-губернатором Восточной Сибири Александром Степановичем Лавинским и иркутским городничим Александром Николаевичем Муравьёвым, епархиальные служители пребывали в состоянии «взволнованной смуты». По свидетельству протоиерея Василия Касьянова, Мелетий своим миролюбием, сдержанностью и терпеливостью привнёс в епархиальные дела атмосферу спокойного добросовестного служения. При Мелетии активизировалась миссионерская деятельность в Восточной Сибири, больше половины населения которой составляли буряты, эвенки, якуты, камчадалы, алеуты и другие коренные народности. По словам протоиерея Г. Гнедича, епископ, совершая объезд епархии, «был в Якутске, у прибрежных жителей Охотского и Ледовитого морей и у американцев. От Уральских гор изволил путешествовать до Восточного океана к племенам ламайских поклонников, последователей Магомета». Особое внимание Мелетий уделял отдалённым окраинам Иркутской епархии, в том числе тракту от Иркутска до Охотска. По этой дороге в летнее время направлялись сотни караванов до Охотска, Гижигинска, Камчатки, североамериканских колоний, и на протяжении больше 1 тыс. вёрст не было ни одного храма. Находившиеся здесь на постоянной службе казаки и православные русские жители не имели возможности ни причаститься, ни повенчаться, ни крестить детей, ни по-христиански похоронить умерших. Мелетий добился ассигнования (10 тыс. руб. серебром) на постройку домов для духовенства в Петропавловском порту. По его инициативе на севере Камчатки были устроены две церкви: Драникинская во имя святителя Иннокентия (Кульчицкого), епископа Иркутского, и Лесковская во имя святителя Николая Чудотворца. Благодаря его усилиям Синод учредил миссионерские станы в Селенгинске, Кулях и Укыре.