В марте 1768 г. Гавриил был избран единственным депутатом от Святейшего Синода в Уложенную комиссию, при открытии заседаний говорил речь. В её рамках он активно работал в Дирекционной комиссии, следил за работой отраслевых законодательных подкомиссий, занимавшихся церковными вопросами. Совместно со статс-секретарём, философом-энциклопедистом Григорием Николаевичем Тепловым (1717–1779 гг.) Гавриил подготовил проект о городских училищах, которые предполагалось открывать на основе церковноприходских школ. 25 октября 1771 г. проект был представлен императрице, но не получил практического воплощения. Гавриил отстаивал права духовенства, выступал против его причисления к другим сословиям, при этом предлагал сделать его открытым для всех сословий, добивался для духовенства отмены телесных наказаний (последовала в 1796 г.). В 1768 г. он принимал участие в составлении инструкции для миссионеров. 22 сентября 1770 г. Гавриил стал архиепископом Санкт-Петербургским и Ревельским, первенствующим членом Синода, 1 января 1775 г. одновременно возглавил Новгородскую епархию, именовался архиепископом Новгородским и Санкт-Петербургским. После его обращения к Екатерине II в мае 1776 г. размеры епархии сократились (Бежецкий округ был передан в Тверскую епархию). 22 сентября 1783 г. Гавриил был возведён в сан митрополита. В управлении епархией он опирался на Новгородскую и Санкт-Петербургскую консистории и институт благочинных, боролся со взяточничеством, пьянством, бродяжничеством и другими пороками в среде духовенства, активно высказывался за улучшение материального положения духовных лиц, за их освобождение от необходимости заниматься земледельческим трудом, за защиту духовенства гражданскими законами. Много сделал для повышения образовательного уровня духовенства, лично экзаменовал священнослужителей, составил «Наставление от архипастыря священнику», разосланное во все храмы епархии. Придавал большое значение произнесению священниками проповедей. Гавриил составлял сборники своих проповедей и поучений отцов церкви. Под его редакцией и по приказу Екатерины II вышло «Поучения на все воскресные и праздничные дни» (совместно с Московским архиепископом Платоном; СПб., 1775 г., М., 1776 г.; из этого сборника обязательно читались проповеди по церквам), «Краткое христианское нравоучение» (СПб., 1769 г.), «Краткие поучения на каждый день года» (М., 1781 г.) и др. Гавриил занимался изданием вероучительных и исправлением богослужебных книг (Пролог – в 1767 г.; Постная Триодь – к 1774 г.; молебное пение о болящих – в 1798 г.), составил толкования Священного Писания (в том числе апостольских посланий) и обрядов церкви. Сочинение «О служении и чиноположениях православной греко-российской Церкви» (1780 г.) носило компилятивный характер, но Черниговский архиепископ Филарет (Гумилёвский) считал его одним из первых произведений нарождающейся русской богословской литературы. В 1775 г. Гавриил предписал собрать по епархии печатные и рукописные книги до XVII в. и хранить их при соборе Святой Софии в Новгороде. Оказывал покровительство переводческой и издательской деятельности, содействовал выходу в свет перевода трактата «О подражании Христу», убедил преподобного Паисия (Величковского) издать его перевод «Добротолюбия». В 1776 г. Гавриил был избран почётным членом Санкт-Петербургской академии наук, в 1783 г. – членом Российской академии, где возглавил работу по составлению толкового словаря русского языка (25 ноября 1786 г. удостоен золотой медали), при отсутствии президента Екатерины Романовны Дашковой (1743–1810 гг.) часто председательствовал на заседаниях академии.