Несмотря на оказываемое на него давление, Дионисий отказался созвать по требованию обновленцев епархиальное собрание по вопросу отношения к ВЦУ, высказался категорически против созыва поместного Собора без участия патриарха Тихона и Священного Синода. Он был против каких бы то ни было реформ со стороны «лиц, выступивших открыто отрицателями Православной Церкви и православной иерархии, отступивших от единения со Святой Церковью». 30 июня 1922 г. Дионисия вызвали в Челябинский губотдел ГПУ, где от него потребовали подчиниться ВЦУ или в противном случае оставить епархию и удалиться в монастырь. Дионисий отказался выполнить это требование, был арестован прямо в кабинете, где происходил допрос. Постановлением ВЦУ от 19 июля был уволен от управления епархией «за контрреволюционную скверну». Содержался под стражей при губотделе ГПУ, затем – в челябинской тюрьме, в одиночной камере со строгой изоляцией. Дионисий отрицал предъявленные ему обвинения в «антисоветской деятельности» и настаивал на своей невиновности, ссылаясь на декреты о свободе совести и об отделении церкви от государства. В октябре того же года по согласованию с начальником шестого («антицерковного») отделения Секретного отдела ГПУ Евгением Александровичем Тучковым препровождён в Москву, содержался в Бутырской тюрьме. На допросе заявил, что не признает ВЦУ законной церковной властью и считает каноническим главой церкви патриарха Тихона. Не сумев сломить волю Дионисия, Е.А. Тучков вернул его дело на доследование в Челябинский губотдел ГПУ. С января 1923 г. Дионисий вновь содержался в челябинской тюрьме. 16 апреля того же года Челябинский губернский суд на закрытом заседании без участия защиты приговорил Дионисия за якобы проводимую им до революции «активную борьбу против рабочего класса и революционного движения» к расстрелу с понижением наказания до восьми лет заключения в связи с «историческим характером преступлений», а также к трём годам заключения за «использование религиозных предрассудков масс с целью свержения рабоче-крестьянской власти». 19 июня того же года Кассационная Коллегия по уголовным делам Верховного суда сняла с Дионисия первое обвинение, но оставила в силе второе, поставив ему в вину призывы в проповедях к защите веры, и установила наказание в три года заключения со строгой изоляцией. Коллегия ходатайствовала перед ВЦИК о неприменении «ввиду тяжести содеянного» к Дионисию амнистии 1922 г., что было удовлетворено. С ноября 1923 г. он отбывал наказание во Владимирском политизоляторе.