В это время трудились выдающиеся миссионеры-подвижники протоиереи Арсений Ивановский, Василий Постников, Гавриил Оттыгашев и др. С 1904 г. Алтайская духовная миссия была вынуждена противостоять распространению бурханизма – алтайской формы ламаизма, претендовавшего на роль национальной религии алтайцев. К 1917 г. Алтайская духовная миссия имела 31 миссионерское отделение, обнимавшее 434 селения с числом крещеных алтайцев и шорцев 46729 человек. В состав миссии входили три миссионерских монастыря: Николаевский Улалинский женский, Благовещенский Чулышманский мужской, Бийский Тихвинский женский (учреждён как община в 1897 г., с 1900 г. – монастырь) – и две миссионерские иноческие общины: в честь иконы Божьей Матери «Всех скорбящих Радость» в Чемале и Матурская в честь Иверской иконы Божьей Матери (учреждена в 1913 г.). К этому же времени в 84 школах обучалось 3297 человек (2071 мальчик и 1226 девочек, из них детей коренных жителей – 971 мальчик и 363 девочки), каждая школа имела свою библиотеку. Летом 1917 г. распоряжением Временного правительства школы и школьные библиотеки были отобраны у миссии, после этого большинство школ прекратило своё существование, т.к. новая власть не смогла обеспечить их содержание. С установлением в 1920 г. на Алтае советской власти централизованное управление Алтайской духовной миссией было нарушено, в 1920–1930 гг. все миссионерские станы, монастыри, часовни и другие учреждения были закрыты. Возрождение миссионерской деятельности среди алтайцев и шорцев началось в конце 1980 гг. – в период празднования Тысячелетия Крещения Руси, стали открываться православные приходы в городах и селениях, где прежде были центры отделений или станы Алтайской духовной миссии (входят в современную Барнаульскую и Кемеровскую епархии Русской православной церкви). В 1995 г., во время посещения посёлка Усть-Анзас Таштагольского района Кемеровской области, епископ (ныне архиепископ) Кемеровский и Новокузнецкий Софроний (Будько) благословил возобновление учреждённого в 1878 г. Усть-Анзасского миссионерского стана Кузнецкого отделения Алтайской духовной миссии. С ноября 1996 г. Барнаульской епархией издаётся газета «Алтайская миссия», публикующая материалы, посвящённые истории Алтайской духовной миссии, культуре коренного населения Горного Алтая, агиографические материалы, епархиальную хронику и др. В Онгудае найдено место погребения протоиерея Михаила Чевалкова. 25–26 июня 1999 г. в Алтайском государственном университете (Барнаул) состоялась научно-практическая конференция «Путь Православия на Алтае», посвящённая 170-летию основания Алтайской духовной миссии.