В епархии существовала должность противораскольнического миссионера для работы со старообрядцами. С 1898 г. по Виленскому краю курсировал миссионерский поезд – «вагон-церковь полесских дорог». При архиепископе Агафангеле (Преображенском; 1910–1913 гг.) начал работу епархиальный миссионерский комитет, который в 1911 г. возглавил епископ Елевферий (Богоявленский), викарий Ковенский. Были также организованы миссионерские курсы, на которых главным предметом стала «противокатолическая полемика». При архиепископе Агафангеле (Богоявленском) в Духов день ежегодно совершались торжественные крестные ходы из всех виленских храмов и монастырей к Николаевскому кафедральному собору, затем к Свято-Духову монастырю. С 1863 г. в епархии выходил журнал «Литовские епархиальные ведомости», с 1907 г. – «Вестник виленского Свято-Духовского братства». 20 января 1895 г. в Вильне открылась типография Свято-Духовского братства, к 1909 г. в ней было отпечатано больше сотни наименований книг. К 1895 г. в епархии действовали 38 благочиннических и 86 церковноприходских библиотек. С 1 января 1880 г. при всех храмах велись приходские летописи. В августе 1886 г. архиепископ Алексий (Лавров-Платонов) утвердил программу историко-статистического описания приходов епархии, в соответствии с которой в 1888 г. в консистории был составлен многотомный документ. Виленское Свято-Духовское братство было древнейшей и крупнейшей в Литве церковно-общественной организацией (действовало в конце XVI – конце XVIII вв., возрождено в 1865 г., прекратило существование в 1915 г.). Братство вело активную просветительскую, издательскую, благотворительную деятельность, содержало приют на 12 детей, а также дом, в котором на льготных условиях жили сорок семей. Приют для тридцати девочек-сирот из семей духовных лиц существовал при виленском Марие-Магдалинском женском монастыре. Из других братств исследователям наиболее известно ковенское Свято-Никольское Петропавловское (1864–1915 гг., возобновлено в 1926 г., существовало до 1940 г.). При большинстве приходов епархии действовали попечительства, в 1895 г. их было 479. В июне 1917 г., после избрания Тихона (Беллавина) на Московскую кафедру, управляющим Литовской епархией был назначен Ковенский епископ Елевферий (Богоявленский). В 1918 г. Литва провозгласила независимость, в состав нового государства вошли бывшая Ковенская губерния и незначительная часть бывшей Виленской губернии. Православная община Литвы оставалась в каноническом подчинении Русской церкви, 28 июня 1921 г. патриарх Тихон (Беллавин) и Священный Синод назначили епископа Елевферия (Богоявленского) архиепископом Литовским и Виленским. В 1920 г. бо́льшая часть бывшей Виленской губернии, включая Вильну, отошла к Польше, в 1922 г. на этой территории была учреждена Виленская и Лидская епархия Варшавской автокефальной митрополии. В феврале-марте 1923 г. произошло самочинное отделение Польской православной церкви от Московского патриарха и её переход в юрисдикцию Константинопольского патриархата. Архиепископ Елевферий (Богоявленский), находившийся тогда в Вильно, выразил протест против этих неканонических действий. Осенью 1922 г. решением церковного суда Варшавской митрополии Елевферий (Богоявленский) был уволен с Виленской кафедры, затем он был арестован гражданскими властями и отправлен в заключение в католический монастырь под Краковом.