Исследователи полагают, что по инициативе пациентов из наиболее влиятельных граждан была послана делегация к отсутствовавшему в то время в столице императору Констанцию II с ходатайством о назначении Кесария Назианзина на должность архиатра (т.е. придворного врача). Ходатайство было удовлетворено, и в 358 г. Кесарий Назианзин вновь прибыл в столицу из отцовского имения, где недолго проживал в 355/356 г. Помимо разносторонней образованности Кесарий Назианзин был красив и высок ростом, что способствовало его придворной карьере. Вскоре он был введён в Сенат. В то время врачи, выходцы из состоятельных семей, стремились к политической карьере, которая считалась значительно выше медицинской. Кесарий Назианзин не наследовал отцовского имения как младший сын, поэтому желание образованного и талантливого юноши переселиться в столицу вполне объяснимо. Пребывание младшего сына епископа Назианза при императорском дворе вызывало недовольство в местных церковных кругах. Но, как отмечает святитель Григорий в «Слове надгробном брату Кесарию», его братом двигали стремления «быть полезным для города». Кесарий Назианзин лечил безвозмездно, отличался честностью (подобно его отцу, занимавшему государственную должность в своём родном городе) и целомудрием. Будучи некрещёным, т.к. церковные традиции того времени предполагали принятие таинства крещения в зрелом возрасте (Григорий крестился по обету приблизительно в 30 лет), Кесарий Назианзин считал себя христианином. Именно исповедание Христа было причиной того, что он не давал клятву Гиппократа, в которой упоминаются языческие боги, однако это, по мнению исследователей, не влияло на доверие к нему знатных пациентов. Несмотря на возможность выгодно жениться, Кесарий Назианзин оставался безбрачным. Григорий Назианзин, как и остальные члены семьи, не одобрял нахождение Кесария Назианзина при дворе, старший брат не раз советовал ему оставить государственную службу, креститься и заняться созерцанием и церковными делами, но безуспешно. Когда в конце 361 г. к власти пришёл император Юлан Отступник, реставратор язычества, Кесарий Назианзин остался при дворе, продолжая исповедовать себя христианином. В конце 362 г. Григорий написал ему взволнованное письмо, требуя покинуть двор, т.к. его придворная служба компрометировала их престарелого отца-епископа и самого Григория в глазах церковной общины. Исследователи считают вполне вероятным, что Кесарий Назианзин сопровождал императора летом 362 г. в Антиохию, и это послужило распространению слухов о том, что Кесарий Назианзин перешёл в язычество (слухи сохранились и после смерти Кесария).