5 мая 1765 г. по благословению епископа Гервасия (Линцевского) Мелхиседек выехал в Санкт-Петербург и имел кратковременную беседу с императрицей Екатериной II во время крестного хода в Александро-Невской в честь Святой Троицы лавре. 3 сентября Мелхиседек получил именной рескрипт «О благочестивых монастырях и церквах». Также он добился того, что императрица Екатерина II 30 октября 1765 г. направила российскому послу в Польше князю Николаю Васильевичу Репнину грамоту с приказанием вступиться за православных жителей. Мелхиседеку вручили охранный паспорт и оказали существенную материальную помощь (15 тыс. руб.) для восстановления православных храмов. 8 января 1766 г. Мелхиседек прибыл в Варшаву, передал королю Речи Посполитой Станиславу Августу Понятовскому документы, в которых были перечислены все изуверства, совершавшиеся на Правобережной Украине. При содействии Н.В. Репнина король приказал заместителю канцлера передать униатскому митрополиту Фелициану Филиппу Володковичу требование прекратить насилие над православными и наказать виновных. Также король подтвердил все документы, выданные его предшественниками в пользу православной церкви, 19 февраля 1766 г. издал «Мемориал», а 3 марта 1766 г. – привилей о свободе вероисповедания и прекращении преследования православных обывателей. В апреле 1766 г. Мелхиседек вернулся в свою обитель. Вскоре униатский официал священник Григорий Мокрицкий вызвал его на суд якобы по причине оскорбления униатов. Ввиду неявки подсудимого 3 мая того же года униатская Радомысльская митрополичья консистория издала декрет, которым признавала Мелхиседека виновным в оскорблении униатского священноначалия, в подстрекательстве к мятежу местных жителей и в незаконном приведении к присяге тех, кто уже принимали присягу на верность униатской церкви. В июле 1766 г. Мелхиседек был арестован, 30 августа осуждён прокурором Радомысльской униатской консистории Иосифом Скульским, в сентябре того же года переведён в митрополичий замок в селе Грудек (ныне Городок Ровненской области), затем в василианский Дерманский монастырь. Из Дермани Мелхиседек бежал, по различным данным, либо при содействии российских властей, либо при поддержке местной православной паствы, приехавшей ему на выручку и подкупившей тюремную стражу. В начале сентября того же года прибыл в переяславский Вознесенский мужской монастырь Полтавской губернии, где долгое время находился на лечении. К началу 1767 г. в темнице при замке Радомысльской митрополичьей униатской консистории находились несколько арестованных монахов Мошногорского Вознесенского монастыря Киевской губернии, которых расстригали, избивали и заставляли принять унию. 12 января того же года Мелхиседек направил на имя императрицы челобитную, в которой писал о своём аресте и мошногорских монахов и просил о «защите и удовлетворении». После вступления в Польшу русских войск в мае 1767 г. случаи перехода униатов в православие участились.