В 1738 г. ему было поручено увещание перешедшего в иудаизм капитан-лейтенанта флота А.В. Возницына, который вместе «со своим совратителем» Борухом Лейбовым был сожжен на костре. В 1740 г. по распоряжению Новгородского архиепископа Амвросия (Юшкевича) Арсений находился в Новгороде для обучения ставленников. 19 февраля 1741 г. Арсений Мацеевич и архимандрит Тимофей (Максимович) были представлены правительнице Анне Леопольдовне как кандидаты на Тобольскую кафедру. При поддержке архиепископа Амвросия (Юшкевича) предпочтение было отдано Арсению. 10 марта 1741 г. он был назначен, 13 марта наречен, а 15 марта в церкви Казанской иконы Божией Матери хиротонисан в митрополита Тобольского и Сибирского архиепископом Амвросием (Юшкевичем), Псковским епископом Стефаном (Калиновским) и Суздальским епископом Симоном (Тихомировым). В епархию выехал осенью того же года, перенес тяжелую болезнь в г. Верхотурье и прибыл в Тобольск 18 декабря 1741 г. Во время своего пребывания в Тобольске преобразовал местную архиерейскую канцелярию и консисторию, защищал вновь крещеных инородцев от притеснений воевод, а духовенство – от вмешательства светского суда. В результате вступил в острый конфликт с томским воеводой Миклашевским и губернатором Шиповым по вопросу о подсудности духовенства светской власти, в частности из-за принуждений со стороны властей к нарушению тайны исповеди. В донесениях в Синод Арсений Мацеевич писал о чинимых властями препятствиях в деле крещения вогулов, о злоупотреблениях со стороны канцелярии Главного правления сибирских и казанских заводов по отношению к духовенству. Непосредственно императрице он сообщал о бедности монастырей епархии, критиковал указы Коллегии экономии, которая определяла на жительство в монастыри офицеров, содержавшихся на средства, выделявшиеся для насельников. Высочайшим указом от 5 декабря 1741 г. Арсений Мацеевич был вызван в Санкт-Петербург, и 10 февраля следующего года выехал из Тобольска в Москву на коронацию императрицы Елизаветы Петровны. 5 апреля 1742 г. архиепископ Амвросий (Юшкевич) и Арсений Мацеевич подали императрице проект восстановления патриаршества – записку «О благочестии церковном». В первой части записки авторы критиковали систему управления Русской церкви с точки зрения церковного права и доказывали, что институт Святейшего синода в отсутствие патриарха не имеет канонической основы. Во второй части описывались «нападки и грабительства» Коллегии экономии. 10 мая 1744 г. Арсений и архиепископ Амвросий, приглашенные императрицей на совет о мерах по борьбе с расколом, подали на Высочайшее имя второй проект восстановления патриаршества, аргументируя его тем, что при синодальном правлении победить раскол невозможно, поскольку синодальные собрания отвлекают архиереев от управления епархиями, а Коллегия экономии разоряет церковь. 15 июля 1744 г. управление церковными вотчинами было передано из ведения Коллегии экономии Святейшему синоду. Выступления Арсения и архиепископа Амвросия были первым открытым протестом российских иерархов против синодальной системы управления церковью. Поскольку суровый сибирский климат вредно отразился на здоровье Арсения, указом императрицы Елизаветы Петровны от 28 мая 1742 г. он был назначен митрополитом Ростовским и Ярославским и членом Святейшего синода, с которым неоднократно вступал в конфликты. В частности, Арсений отказался произнести формулу присяги на звание члена Синода, составленной архиепископом Феофаном (Прокоповичем), считая унизительным для архиерейского сана слова: «Исповедаю же с клятвою крайнего судию сея коллегии (т.е. Синода) быти самую всероссийскую монархиню, государыню нашу всемилостивейшую». Взамен Арсений предлагал: «Исповедаю же с клятвою крайнего судию и законоположителя духовного сего церковного правительства быти Самого Господа Бога и Спаса нашего Иисуса Христа, полномощного Главу Церкви и Великого Архиерея и Царя, надо всеми владычествующего и всем имущего посудити – живым и мертвым». В термине «крайний судия», примененном к императрице, Арсений Мацеевич видел «излишнее ласкательство во унижении к лицу или отвержение Крайнего Судии – Самого Христа».