Напротив, Василий Великий в письме к философу Максиму рассматривал Дионисия Великого как вдохновителя аномейства («он почти первый снабдил людей семенами этого нечестия»), однако полагал, что причиной этому было «не лукавое его намерение, а сильное желание оспорить Савеллия». Василий Великий уподобляет Дионисия Великого садовнику, который, желая распрямить согнутое растение, перегибает стебель в противоположную сторону: доказав, что Отец и Сын не одно и то же в подлежащем, он утверждает не только инаковость ипостаси, но и различие сущности, ослабление силы и изменение славы. Впрочем, это письмо было написано Василием Великим в то время, когда он не был знаком с сочинением Афанасия Великого. Позднее в трактате «О Святом Духе», защищаясь от обвинения в неправославности учении о Святом Духе, он упоминает Дионисия Великого в числе мужей, «заслуживающих доверия и по своей древности, и возвышающихся над нынешними людьми точностью своих познаний», «признанных согласными в правом мнении о благочестии». В качестве доказательства Василий Великий приводит заключительное славословие Святой Троице из книги «Обличение и оправдание» и два изречения из середины этого трактата с ясными указаниями на троичность Лиц в Боге. В 262 г. в Александрии возникла междоусобица, разделившая жителей города на две партии. Последовавшая за ней гражданская война помешала христианам собраться на Пасху (Дионисий Великий был вынужден общаться с паствой только письменно). Вскоре к бедствиям гражданской войны добавились голод и моровая язва, христиане под руководством своего епископа несли заботы о лечении больных, о погребении умерших, в то время как язычники, боясь заразы, бросали тех и других на произвол судьбы (описание этих бедствий Дионисий Великий дал в своих посланиях). В 264 г. епископы, собравшиеся на Соборе в Антиохии для осуждения ереси Павла Самосатского (200–275 гг.), приглашали на Собор и Дионисия Великого. Однако по старости и слабости здоровья он отклонил приглашение и своё мнение об учении Павла Самосатского изложил письменно (Иероним Стридонский сообщает, что послание против Павла Самосатского Дионисий Великий написал уже на смертном одре). Вскоре после этого он скончался на 12-м году правления Галлиена, т.е. в конце 264 г. или в начале 265 г., после 17-летнего управления Александрийской церковью. Уже современниками он был назван Великим и был первым в истории церкви удостоен этого имени. Афанасий Великий прославляет его как «учителя кафолической церкви», а Василий Великий присваивает ему канонический авторитет. О широком образовании, диалектическом искусстве и литературном таланте Дионисия Великого свидетельствуют книги «О природе», которые содержат опровержение космологических воззрений Эпикура, написавшего одноимённое произведение. Сочинение является первым христианским памятником обстоятельного критического исследования одного из крупнейших философских учений древности и свидетельствует о том, что христианская мысль в лице своих учёных защитников уже не довольствовалась общими указаниями на несостоятельность языческой философии, но обращалась к подробному опровержению различных философских систем. Сохранившиеся отрывки из этого сочинения посвящены, главным образом, критике атомистического учения Эпикура и Демокрита и являются важным свидетельством, подтверждающим сведения об этом учении, сообщаемые младшими современниками Дионисия Великого – Секстом Эмпириком и Диогеном Лаэртским. Книги посвящены «чаду Тимофею»; семь значительных фрагментов этого произведения сохранились в 14-й книге «Евангельского приуготовления» Евсевия Кесарийского рядом с извлечениями из Платона и Аристотеля. Другие фрагменты, дошедшие до настоящего времени в сочинении «О священном, книга вторая» («Rerum sacrarum liber secundus») Леонтия и Иоанна (два фрагмента) и в «Священных параллелях» («Sacra parallela») Иоанна Дамаскина (один фрагмент), заключают в себе изречения о человеческом познании и его несовершенстве. Фрагмент, сохранившийся в рукописи Paris. Coislin. 148, содержит указание на то, что творец предшествует творению.