6 мая 1788 г. был назначен епископом Воронежским, хиротония состоялась 29 июня того же года в соборе Спаса Нерукотворного Зимнего дворца в присутствии императрицы Екатерины II. 10 сентября 1788 г. прибыл в Воронежскую губернию и первоначально остановился в Никольском загородном архиерейском доме на правом берегу Дона, 17 сентября торжественно въехал в Воронеж и совершил богослужение в кафедральном Благовещенском соборе. Завершил обширные работы на архиерейском подворье, начатые при Воронежском епископе Тихоне (Малинине). В 1789 г. был устроен иконостас для крестовой церкви (на верхнем ярусе архиерейских покоев), которую Иннокентий освятил во имя Святой Софии Премудрости Божьей. 31 марта 1793 г. предписал начать строительство колокольни при Благовещенском соборе. В 1790 г. назначил префектом Воронежской духовной семинарии и заведующим семинарской библиотекой Евфимия Алексеевича Болховитинова (впоследствии Киевский митрополит Евгений), с целью пополнения библиотеки неоднократно посылал его в Москву. Для замещения семинарских вакансий приглашал преподавателей из Александро-Невской духовной семинарии. Иннокентий изменил установившуюся в учебных заведениях систему распределения нагрузки преподавательского состава, назначая молодых, но способных учителей сразу в старшие классы. Пользовался авторитетом у воронежской паствы как талантливый проповедник. За время пребывания на кафедре написал и произнёс около сотни поучений (Е.А. Болховитинов восстановил некоторые тексты его поучений по черновым рукописям и издал их в 1799 г.). Похоронен в Благовещенском соборе (с 1836 г. на территории Митрофанова воронежского в честь Благовещения Пресвятой Богородицы монастыря) Воронежа. Собор был разрушен в 1950 гг., могила не сохранилась. По завещанию Иннокентия его библиотека была пожертвована в Славяно-греко-латинскую академию, Александро-Невскую, Рязанскую и Воронежскую семинарии. Часть книг епископ передал ректору Воронежской духовной семинарии архимандриту Амвросию (Келембету; впоследствии архиепископ Тобольский) и Е.А. Болховитинову. Вопрос об исполнении завещания, о распределении оставшихся книг в указанные учебные заведения и о другом имуществе Иннокентия обсуждался Синодом до конца 1795 г. В отделе редких книг Научной библиотеки Воронежского государственного университета выявлена книга из его собрания.