В конце XVII в. территория Воронежской епархии продолжала увеличиваться за счёт освоения южных земель: патриаршая грамота от 30 января 1696 г. закрепила под властью Митрофана поселения по течению рек Осередь, Битюг и Икорец (ранее принадлежали Рязанской епархии). В том же году к епархии были причислены города Азов, Таганрог и Новопавловск, и Митрофан получил титул «епископ Воронежский и Азовский». Особенностью Воронежской епархии было то, что она находилась на границе с землями Донского казачьего войска и украинскими епархиями, среди её населения был большой процент казачества. Положение епархии также усложняло слабое церковное освоение края: на момент учреждения епархии в ней насчитывалось лишь 182 церкви и 17 монастырей. Материалы Воронежского судного приказа содержат много «духовных» дел, которые разбирал Митрофан: прелюбодеяния, насилия, убийства младенцев, двоежёнство, незаконные браки и т.п. (Государственный архив Воронежской области). Митрофан жаловался, что священникам духовными делами управлять невозможно, поскольку «место украинное», люди привыкли жить по своей воле, поэтому «чинят» «непослушание и озорничество» (Российский государственный архив древних актов). Даже в монастырях иноки не соблюдали посты, пропускали церковные службы и т.д. Недостойных священников Митрофан нередко запрещал в служении и лишал сана, в случае более серьёзных преступлений – обращался за помощью к светским властям. Одним из основных методов борьбы Митрофана за церковное благочиние были проповеди. В литературе нередко цитируется атрибутируемое Митрофану «Слово архиерея, во епархию свою пришедшу, ко священником». В рукописи Синодальной библиотеки оно переписано вслед за «Духовным завещанием Митрофана» и в дальнейшем издавалось вместе с ним. Однако Стефан Егорович Зверев отверг авторство Митрофана, указывая на явную разницу стиля проповедей Митрофана и «Слова…». Митрофан поддерживал малоимущих, вдов и сирот, о чём свидетельствуют материалы приходно-расходных книг Воронежского архиерейского дома. Ещё одним предметом его неустанной заботы была защита духовенства от притеснений со стороны светских властей. Например, в 1688 г. он подал челобитье на коротоякского воеводу Ивана Яковлевича Колюбакина о «насилии»: «…Попов в розных делах емлют и сажают в приказные избы за караулы, и за решётки, и держат многое время без его епископа ведома», им запрещают жаловаться епископу и проч. Широкое распространение в Воронежской епархии получил раскол. С самого начала пастырской деятельности Митрофан опирался на поддержку властей: 22 сентября 1682 г. царской грамотой было предписано стольникам, воеводам и приказным людям оказывать помощь Митрофану в борьбе с расколом, посылать при необходимости стрельцов и иных служилых, сколько потребуется. Во время казацких волнений сжигались церкви, гибли священники.