С 8 декабря 1874 года определён быть епископом Астраханским и Енотаевским[3]; 29 декабря 1874 года хиротонисан во епископа Астраханского и Енотаевского в соборном храме Александро-Невской лавры.
Один из его соучеников по Московской духовной академии отметил: «из сродной ему научной атмосферы этот философ-монах был послан и назначен архиереем в Астрахань, где, на границе Европы и Азии и христианского и мусульманского миров, прославился красноречием и деятельностью по обращению в христианство инородцев и иноверцев, но окончательно расстроил там своё хилое здоровье».
В 1876 году был награждён орденом Св. Анны 1-й степени.
Епископом Хрисанфом были основаны «Астраханские епархиальные ведомости»[4], на издание которых он определил ежегодную субсидию от себя, от архиерейского дома и от трёх монастырей епархии.
В 1877 году Санкт-Петербургская и Казанская духовные академии за научные труды избрали епископа Хрисанфа в свои почётные члены.
С 8 декабря 1877 года — епископ Нижегородский и Арзамасский; 16 октября 1878 года удостоен степени доктора богословия.
В начале 1879 года его постигли два нервных удара, вследствие которых у него была парализована вся правая сторона тела. Это заставило преосвященного просить об увольнении от управления епархией. С 23 мая 1879 года уволен на покой по болезни и отправлен в московский Донской монастырь с правом настоятельства. Умер от третьего нервного удара 6 (18) ноября 1883 года и был погребён в монастыре.
