Теперь, с принятием нового звания, круг просветительской деятельности епископа Иннокентия сильно расширился. Он начал с открытия новых приходов, в которых до сих пор чувствовался сильный недостаток. Поставляя священников во вновь открытые приходы, преосвященный давал им самые подробные наставления и убеждал их действовать силой проповеднического слова, а не принуждением или заманчивыми обещаниями.

Обращения туземцев шли также успешно и почти без всяких настояний миссионеров; напротив, искавшие крещения подвергались самому строгому испытанию. Особенно утешительными для миссионеров были обращения тех язычников, которые сначла сопротивлялись обращению, а затем сами являлись с мольбой о крещении.

В местах, регулярно посещаемых миссионерами, население особенно ревностно исполняло их наставления. Случаев отпадения или возвращения к шаманству почти не бывало, если же они происходили, то скоро оканчивались раскаянием и исправлением. Бывали случаи и чудесного исцеления после крещения. Так, одна старуха, будучи при смерти, пожелала принять крещение, но так как сама она ходить уже не могла, то была принесена для таинства на носилках. После крещения она вернулась домой самостоятельно, лишь опираясь на палку. Точно также молодой мужчина, с детства страдавший припадками безумия, после крещения совершенно исцелился. Нечего и говорить, что подобные случаи, свидетельствуя о Божественной силе христианства, особенно способствовали обращению туземцев. Помимо проповеди и наставлений в Законе Божием, епископ Иннокентий предписывал миссионерам учить детей и всех желающих грамоте как на местном, так и на русском языке, что население делало очень охотно, и вскоре грамотность туземного населения стала даже выше, чем грамотность населения коренной России.

Прожив в Новоархангельске около семи месяцев, преосвященный отправился обозревать свою епархию. На каждом острове, в каждой деревне принимали его с величайшим торжеством и радостью, и нигде не оставлял он жителей без архипастырского назидания. Его епархия была чрезвычайно обширной и обнимала многочисленные народы, жившие на американском материке, Алеутских и Курильских островах, на Камчатке и на побережье Охотского моря. Так, в первую свою поездку по епархии он преодолел более пяти тысячи верст где морем, а где и на собаках. Таких поездок для обозрения епархии, во время которых он старательно осматривал вновь устроенные приходы, освящая церкви, лично поучал инородцев Слову Божию и устраивал, где можно, училища для детей, у него было три.

За свою плодотворную миссионерскую деятельность среди народов далекой окраины России епископ Иннокентий в 1850 году был возведен в сан архиепископа.

Во время своих путешествий по материковой части России архиепископ Иннокентий бывал также и у якутов, и тунгусов, за отдаленностью жительства никогда не посещавшихся своими архипастырями. Архиепископ был знаком с этими народами еще с детства, когда сталкивался с ними у себя на родине, в селе Ангинском и в Иркутске. Следствием такого попечения было то, что Якутская область была отчислена от Иркутской епархии и присоединена к Камчатской. По этой причине преосвященный Иннокентий должен был переменить место своего постоянного жительства и переехать в Сибирь, в город Якутск.

Новые миссионерские труды предстояли здесь архиепископу Иннокентию. Якуты, принимая крещение, главным образом, из-за подарков и некоторых льгот, оставались почти в полном неведении христианства и, вследствие редкого посещения их священниками, часто сохраняли прежние языческие верования и обычаи. Верный своим принципам, архиепископ Иннокентий немедленно принялся за просвещение страны, открывая храмы и часовни, переводя на якутский язык священные и богослужебные книги, для чего им была организована специальная комиссия. Несмотря на трудности этого перевода, комиссия успешно справилась со своей задачей, и 19 июля 1859 года в Якутском Троицком соборе впервые было совершено богослужение на якутском языке. Преосвященный сам служил молебен и читал Евангелие. Якутов до того тронуло это событие, что старшины их от лица всех своих собратьев представили владыке Иннокентию просьбу, чтобы день этот навсегда стал праздничным. Кроме этого велась работа по переводу священных и богослужебных книг и на тунгусский язык.

Несмотря на свои уже преклонные лета, архиепископ почти постоянно предпринимал путешествия по своей еще более расширившейся епархии, часто подвергая себя разного рода лишениям и опасностям. В одно из таких путешествий, находясь в Аянском порту, он едва не был взят в плен англичанами, которые в связи с Крымской войной напали на российские дальневосточные владения. Преосвященный убедил англичан не брать его в плен, так как пользы им от этого не будет, что принужденные кормить его, они понесут только ущерб. Англичане не только оставили его в покое, но даже освободили захваченного ими ранее одного священника.

Миссионерское рвение архиепископа Иннокентия простиралось и на более отдаленные народы, жившие по Амуру и даже за границей с Китаем. Как человек, преданный своей Родине, близко принимавший к сердцу ее интересы и радеющий о ее величии, он проявлял большую заботу о благоприятном для России разрешении амурского вопроса. С этой целью он сам предпринял путешествие по Амуру и составил подробную записку «Нечто об Амуре», в которой, на основании личных наблюдений и опросов, обосновал возможность навигации по Амуру и заселения его берегов. Содействие архиепископа Иннокентия присоединению Амура к России было оценено очень высоко: в его честь был назван город Благовещенск — в память начала его священнослужения в Благовещенской церкви Иркутска.