4 ноября 1862 года в Большом Успенском соборе архимандрит Савва был хиротонисан во епископа Можайского, второго викария Московской епархии, став первым епископом с таким титулом по возобновлении викариатства (в пределах Московской епархии).
Попечению второго викария были подчинены церкви и монастыри, входившие в круг ведомства Можайского духовного правления. Он посещал церкви и монастыри своего района, обозревал по поручению митрополита духовные заведения, следил за решением дел в консистории и докладывал их митрополиту. В октябре 1864 года он был избран в действительные члены Московского археологического общества; 4 апреля 1865 года награждён орденом Святого Владимира 3-й степени.
С 17 июня 1866 года — епископ Полоцкий и Витебский.
Когда епископ Савва был назначен в Витебск, митрополит Московский Филарет с чувством искренней любви и слезами, сказал о нём: «Отнимают у меня правую руку, моего викария, лучшего моего помощника».
Служение в Белоруссии было нелёгким. Недавно воссоединённая из унии, бедная средствами духовным и материальными, епархия эта стоила епископу Савве многих забот и огорчений. Храмы были бедны и неблаголепны, монастыри с малым числом братии и со скудными средствами, народ по местам придерживался унии. За девятилетнее управление епархией он успел обновить многие церкви, украсить их иконами и ризницами, умножить монашествующих в обителях.
С 7 декабря 1874 года — епископ Харьковский и Ахтырский.
С 23 апреля 1879 года — епископ Тверской и Кашинский; 20 апреля 1880 года возведён в сан архиепископа; 15 марта 1883 года пожалован орденом Святого Александра Невского, а 5 апреля 1887 году к этому ордену получил бриллиантовые знаки. Наконец, в мае 1896 года — ко дню коронования Николая II, он был удостоен редкой награды — бриллиантового креста для ношения на клобуке.
При управлении этими кафедрами не покидал своей учёной деятельности и в 1894 году был удостоен степени доктора церковной истории.
В начале 1896 года в Москве ему была сделана операция, улучшившая его зрение. В сентябре этого же года его состояние ухудшилось, 16 сентября над ним было совершено таинство елеосвящения и с этого момента до смерти 13 октября 1896 года его жизнь поддерживалась искусственно. Похоронен был в Твери 17 октября.
