При наречении во епископа говорил о том, что «время наше опасное и лукавое» и «пастырю Церкви нужно иметь много проницательности и духовной опытности, чтобы вовремя распознать ложь и неправду, и ещё больше нужно иметь мужества и любви к Церкви, чтобы твёрдо и неуклонно вести вместе с собой и свою паству по пути евангельскому». В декабре 1908 г. Дионисий вступил в оренбургский отдел «Союза русского народа», поскольку считал, что этот союз по целям и задачам стоит ближе других политических объединений к простому народу, сохранившему твёрдость в вере, что он, как епископ, ценил больше всего. В противоположность простому народу большинство интеллигенции, по словам Дионисия, либо совершенно утратило веру в Бога, либо относилось к церкви безразлично, а её радикальная часть, симпатизировавшая левым партиям, стремится подорвать веру в простом народе, распространяя атеистическую литературу, желая уничтожить церковную школу, где народ получает религиозно-нравственное воспитание. 9 октября 1913 г. Синод, принимая во внимание, что Челябинск как важный центр переселенческого движения требует особого архиерейского надзора, принял решение о перемещении туда резиденции епископа Челябинского. 15 декабря Дионисий прибыл в Челябинск, однако из-за задержек в согласованиях его окончательный переезд туда задерживался. В июне-июле 1914 г. Дионисий вновь замещал отбывшего для лечения епископа Феодосия (Олтаржевского). После кончины епископа Феодосия (26 июля 1914 г.) и до прибытия назначенного на Оренбургскую кафедру епископа Мефодия (Герасимова, впоследствии митрополит Харбинский) Дионисий в августе 1914 г. в связи с началом Первой мировой войны учредил епархиальный комитет Красного Креста. Через месяц переехал в Челябинск, приступив к управлению монастырями и приходами Челябинского и Троицкого уездов. За короткий период пребывания в Челябинске начал обустройство епископской кафедры. 17 ноября того же года был назначен епископом Измаильским, вторым викарием Кишинёвской и Хотинской епархии, в декабре отбыл в Измаил. После занятия в январе 1918 г. Бессарабии румынскими войсками Дионисию и Аккерманскому епископу Гавриилу (Чепуре) было предъявлено требование перейти вместе с паствой в юрисдикцию Румынской православной церкви. После отказа архиереев исполнить это антиканоническое требование их принудили немедленно покинуть пределы Кишинёвской епархии. Вскоре под Киевом Дионисий был схвачен и убит красногвардейцами (по имеющимся сведениям, изрублен саблями). Награждался орденами св. Анны второй (1905 г.) и первой (1913 г.) степени, св. Владимира третьей степени (1910 г.).