В начале 1921 г. стал настоятелем Крутицкого Успенского собора. Овдовев, был пострижен в монашество и 31 июля 1921 г. хиротонисан во епископа Звенигородского, викария Московской епархии. В 1922 г. за решительное противодействие обновленческому движению (тесно связанному с большевиками и дискредитировавшему идеи церковных реформ, которые отстаивали либеральные священники начала XX в.) был арестован и приговорён к одному году ссылки в Зырянский край. После возвращения в Москву, в апреле–июне 1924 г. находился в Бутырской тюрьме по обвинению в том, что, имея большой авторитет, проводил среди духовенства контрреволюционную агитацию, а также по делу об избиении члена рабоче-крестьянской инспекции (за отсутствием каких-либо доказательств был освобождён). С 1923 г. – архиепископ Владимирский и Суздальский. В ноябре 1925 г. арестован одновременно с группой проживавших в Москве иерархов – сторонников патриаршего Местоблюстителя митрополита Петра (Полянского). В заключении находился во внутренней тюрьме ОГПУ на Лубянке. 1 февраля 1926 г. митрополит Пётр назначил его первым архиереем в коллегии из трёх архиепископов, которые должны были временно управлять церковью (это – свидетельствовало о высоком доверии, которое он испытывал к архиепископу Николаю). Однако тот находился в тюрьме (об этом митрополит Пётр не знал) и не смог приступить к исполнению своих обязанностей, а коллегия так никогда и не собиралась. В тюрьме архиепископа Николая спрашивали, знал ли он о письме историка церкви Сергея Павловича Мансурова (1890–1929 гг.) к Местоблюстителю, в котором обосновывалась необязательность, с канонической точки зрения, следования тому курсу, который изложен в так называемом «завещании» патриарха Тихона (т.е. курсу на компромисс с советской властью). Следователь пытался добиться от архиепископа выгодных чекистам показаний, однако не добился желаемого результата. Священник Сергей Сидоров, арестованный по этому же делу, вспоминал впоследствии: «На первом моём допросе в ноябре 1925 года следователь потребовал от меня выдачи автора письма к митрополиту Петру. Я отказался его назвать, и Тучков потребовал очной ставки моей с архиепископом Николаем. Помню серую мглу сумерек.., хриплый крик Тучкова и нечленораздельный возглас… следователя, который всё время целился поверх моей головы в окно маленьким браунингом. Архиепископ Николай вошёл, взглянул… на меня и остановил внимательный взгляд свой на следователе. На владыке была сероватая ряса и зимняя скуфья. Утомлённые глаза были холодно-строги. Встав со стула, следователь разразился такими воплями, что звякнули стёкла дверей и окон. Высокопреосвященный Николай властно прервал его: “Выпейте валерьянки и успокойтесь. Я не понимаю звериного рычания и буду отвечать вам тогда, когда вы будете говорить по-человечески. И спрячьте вашу игрушку”. Чудо совершилось. Следователь спрятал револьвер и вежливо стал спрашивать владыку, который давал ему, как и Тучкову, какие-то дельные показания. Во время этого допроса владыке удалось совершенно обелить Сергея Павловича Мансурова». Священник Сергей Сидоров также вспоминал об архиепископе Николае: «Много благодарен я ему лично за свою судьбу. К 8 января 1926 года у меня было двадцать три допроса, всю ночь под 9 января я был почти под непрерывным допросом. Утомлённый и нравственно и физически, я готов был сдаться на требование следователей, готов был наклеветать на себя и друзей. Пробило четыре часа утра, когда меня вызвали к следователю. Его допрос вертелся на одном месте, он обычно требовал выдать людей, не причастных к письму митрополиту Петру. Привели архиепископа Николая. “Я требую, – сказал владыка, – чтобы вы оставили в покое Сидорова. Я его знаю как нервнобольного человека, а вам, – обратился он ко мне, – я запрещаю говорить что бы то ни было следователю властью епископа”. Меня увели в коридор, я слышал неистовую ругань следователя. Вряд ли эти мои строки будут прочтены многими, но если… близкие прочтут их, пусть они склонятся перед дивным ликом архиепископа Николая, некогда в застенках ГПУ избавившего меня от самого большого несчастья – от выдачи друзей врагам веры и Церкви».