20 июня 1996 г. после ухода на покой по болезни архиепископа Павла (Павлова) был назначен на Сиднейскую и Австралийско-Новозеландскую кафедру с возведением в сан архиепископа. С того же года был главным редактором официального печатного органа Сиднейской епархии ежемесячного журнала «Церковное слово». В 1997 г. с целью поддержки возрождения православия в Китае посетил эту страну с группой бывших харбинцев. 23 января 1998 г. Иларион освятил пришедшие в Австралию российские корабли «Надежда» и «Паллада», 13–22 июня 1999 г. возглавил миссионерскую поездку на остров Тайвань и в Республику Корея. Организовывал паломничества из зарубежья в Россию, поддерживал православную миссию в Индонезии. В 1999 г. после бомбардировки Югославии войсками НАТО направил письмо премьер-министру Австралии, в котором выразил несогласие духовенства и паствы епархии с агрессией НАТО против сербского народа и просил правительство не поддерживать военные акции в Югославии. В 2003 г. был награждён правом ношения бриллиантового креста на клобуке. На архиерейском Соборе РПЦЗ 2006 г. Иларион был назначен первым заместителем председателя архиерейского Синода с местопребыванием в Нью-Йорке, оставаясь архиепископом Сиднейским и Австралийско-Новозеландским. После кончины первоиерарха РПЦЗ митрополита Лавра (16 марта 2008 г.) исполнял обязанности председателя архиерейского Синода РПЦЗ. 12 мая 2008 г. архиерейским Собором РПЦЗ Иларион был избран её первоиерархом с возведением в сан митрополита, 13 мая – председателем архиерейского Синода РПЦЗ, 14 мая был утверждён Священным Синодом РПЦ в должности первоиерарха РПЦЗ, 18 мая 2008 г. в Знаменской церкви в Нью-Йорке возведён в сан митрополита. Его деятельность на посту главы РПЦЗ направлена на укрепление достигнутого в мае 2007 г. единства с РПЦ, на окормление русской диаспоры и на усиление свидетельства о православии в современном мире. 10 декабря 2008 г. Иларион был утверждён членом Комиссии по подготовке поместного Собора РПЦ 2009 г. 24 декабря 2008 г. Священный Синод РПЦ, принимая во внимание важность участия в руководстве работой архиерейского Собора самоуправляемых церквей в составе Московского патриархата, включил Илариона в Президиум Архиерейского Собора 2009 г. Награждён орденом Сергия Радонежского второй степени (2008 г.). 30 января 2013 г. Священным синодом РПЦ, «принимая во внимание важность участия в руководстве работой Архиерейского Собора предстоятелей автономных и самоуправляемых частей Московского Патриархата», включён в состав Священного Синода на время работы Собора. Награждён орденом Серафима Саровского второй степени (2013 г.).