В марте 1840 года он назначается на кафедру епископа Вологодской епархии. Здесь он оставался 9 месяцев и затем был перемещён в Харьковскую епархию. Служение его в Харькове продолжалось около семи лет. За этот срок он восстановил Ахтырский и Святогорский монастыри, открыл Никольскую женскую обитель. Владыке принадлежит идея учреждения торжественного крестного хода в Харькове по случаю перенесения в город из Куряжского монастыря чудотворной иконы Божией Матери.

В 1845 году Владыка возводится в сан архиепископа. И через 3 года назначается в Херсоно-Таврическую епархию, где разноплеменная православная паства непрестанно подвергалась тлетворному влиянию татар, евреев и немецких колонистов.

Восстановить в Крыму древние христианские памятники, разрушенные татарами, и основать свой «Русский Афон», — вот главное, чего хотел достичь архипастырь во время своего управления Херсоно-Таврической епархией.

Желая сохранить развалины древнего Херсона, прославленного крещением великого князя Русского Владимира, преосвященный Иннокентий испросил себе у наместника Кавказского эти развалины и постарался устроить там, посреди пустыни, вблизи остатков бывшего соборного храма, небольшую церковь во имя святой княгини Ольги с небольшим помещением для иноков. Затем он обновил иссечённый руками святого Климента в Инкерманской скале древний храм, освятил его в память двух священномучеников Климента и Мартина, пострадавших в Херсоне, куда они посланы были на каменноломные работы, и устроил в этой же скале небольшой скит. Во время своего путешествия по Крыму Владыка обычно оставлял спутников у подножия гор, а сам поднимался на их вершину для молитвы на местах подвигов древних подвижников.

В последние годы своего святительства преосвященный Иннокентий принимал самое живое архипастырское участие в бедствиях Крымской войны и имел в высшей степени благотворное влияние на воинов.

Величие духа Святителя Иннокентия обнаружилось и в посещении им страдальцев-воинов в лазаретах, свирепствовал заразительный тиф и где можно было видеть всю тяжкую скорбь, все страдания, порождаемые войной. В сражениях он обходил ряды войск, ободряя героев. И здесь мужественный пастырь-отец являлся ангелом-утешителем страждущих.

В коронацию Императора Александра II, архиепископ Иннокентий назначен был членом Святейшего Синода.

Усиленные труды и тревоги надломили здоровье славного архипастыря. Владыка заболел, находясь в Севастополе во время битвы русских войск с неприятелем, и на обратном пути в Одессу скончался в Херсоне 25 мая 1857 года в светлый праздник Живоначальной Троицы.

Канонизован Русской Православной Церковью в 1997 году.