19 июля 2000 г. избран епископом Тульским и Белёвским. 7 октября 2002 г. назначен епископом Ярославским и Ростовским. 25 февраля 2003 г. возведён в сан архиепископа. Ректор Ярославской духовной семинарии (2006–2007 гг.). Во время пребывания Киралла на Ярославской кафедре в Толгский ярославский в честь Введения во храм Пресвятой Богородицы женский монастырь была возвращена из Ярославского художественного музея чудотворная Толгская икона Божьей Матери; открылась Ярославская губернская гимназия имени святителя Игнатия Брянчанинова (2003 г.); возвращена церкви из запасников Ярославского музея-заповедника частица Ризы Господней, открылся Авраамиев ростовский в честь Богоявления мужской монастырь (2003 г.), кафедра теологии в Ярославском государственном педагогическом университете имени Константина Дмитриевича Ушинского (2004 г.); начала работу Ярославская духовная семинария (2006 г.); все здания Толгского женского монастыря были переданы в собственность церкви (2008 г.); открылся ярославский во имя святителей Афанасия и Кирилла мужской монастырь; освящён возрождённый собор Димитрия Ростовского в ростовском Спасо-Иаковлевом Димитриевом мужском монастыре, куда были перенесены мощи святого и положены в специально изготовленную к этому дню серебряную раку (2009 г.); открылся ростовский Петровский мужской монастырь; был достроен и освящён Успенский кафедральный собор в Ярославле; возвращён в переславль-залесский во имя святителя Николая Чудотворца женский монастырь древний Корсунский крест (2010 г.). С 27 июля 2011 г. – архиепископ Екатеринбургский и Верхотурский. 5 октября 2011 г. определён ректором Екатеринбургской духовной семинарии. Решением Священного Синода от 6 октября назначен главой новообразованной Екатеринбургской митрополии. 8 октября возведён в сан митрополита. C декабря 2011 г. по март 2012 г. и с мая 2013 г. по январь 2014 г. временно управлял Каменской и Алапаевской епархией. Награждён орденами св. князя Владимира первой, второй и третьей степени, орденом св. князя Даниила второй степени, орденом преподобного Сергия второй степени, орденом преподобного Серафима Саровского второй степени, орденом апостола и евангелиста Марка Александрийской православной церкви, орденом священномученика Иоанна (Поммера) первой степени Латвийской православной церкви, государственными орденами Дружбы и Почёта; имеет общественные награды. 15 июля 2013 г. Кириллом был освящён Престол во имя св. Царственных страстотерпцев, установленный на месте их убиения.