После пересмотра дела в Москве 5 октября 1924 г. отправлен в СЛОН на два года, овдовел, 7 октября 1926 г. выслан в Сибирь, в Остяцкий сельсовет (деревни Ургуль и Львовка), 1 января 1930 г. – в город Богучар Воронежской области, где находился до конца 1933 г., когда получил право на свободное проживание в СССР, в Богучаре служил в местной церкви. В начале февраля 1935 г. получил место священника в деревне Воловниково Клинского района Московской области. В декабре 1940 г. протоиерею Сергию был выдан паспорт, по которому ему запрещалось проживание в большинстве крупных городов СССР и в стокилометровых зонах вокруг них. В 1941 г. – апреле 1942 г. жил в деревне Рабочий Посёлок Завидовского района Калининской области. После оккупации района немцами убеждал жителей верить в приход Красной Армии и освобождение. 17 апреля 1942 г. указом Патриаршего Местоблюстителя Московского митрополита Сергия (Страгородского) протоиерею Сергию определено быть после принятия монашества епископом Можайским, викарием Московского митрополита (с пребыванием в городе Ульяновске, где в эвакуации находился Патриарший Местоблюститель). 29 мая 1942 г. в Казанском соборе Ульяновска митрополит Сергий совершил постриг протоиерея Сергия в монашество с наречением имени Варфоломей в честь апостола Варфоломея, 31 мая состоялась его архиерейская хиротония, на следующий день он был возведён в сан архиепископа. В августе 1942 г., несмотря на военное время, Варфоломей совершил поездку из Ульяновска в Можайск, служил в храмах Москвы. В ноябре 1942 г. назначен архиепископом Ульяновским, в годы Великой Отечественной войны был одним из ближайших помощников главы РПЦ митрополита Сергия. Личные духовные связи Варфоломея с Грузинской церковью способствовали восстановлению канонического общения между Русской и Грузинской церквами в 1943 г. 26 июля 1943 г. Варфоломей был назначен в Новосибирскую и Барнаульскую епархию, куда входила в то время территория Западной Сибири; ему временно было поручено управление также всеми сибирскими епархиями, не имевшими архиереев. Варфоломей прибыл в Новосибирск 24 августа, кафедральным храмом поначалу являлась кладбищенская Успенская церковь; в 1944 г. по ходатайству архиерея церкви был возвращён Вознесенский храм, после реставрации и расширения ставший кафедральным (освящён Варфоломеем в 1947 г.). В 1947 г. ему было поручено временное управление сначала Владивостокской (с 10 июля), затем также Красноярской (с 4 августа) епархиями; с конца 1950 г. по 1951 г. он управлял также Семипалатинской епархией. В сентябре 1943 г. Варфоломей участвовал в Архиерейском соборе, избравшем митрополита Сергия патриархом, в июне 1948 г. – в Совещании глав и представителей поместных православных церквей. 24 апреля 1949 г. возведён в сан митрополита. С первых же дней служения на Новосибирской кафедре Варфоломей заботился о возрождении церковной жизни в Сибири, где к тому времени оставались считанные храмы, и давно уже не было ни духовных школ, ни монастырей.