Проигнорировав определение Синода, провёл осень и зиму 1723/1724 гг. в Москве. В 1724 г. прощён в связи с коронацией императрицы Екатерины I Алексеевны, 7 мая присутствовал на коронации, 18 июня назначен епископом Коломенским. В феврале 1725 г. участвовал в погребении императора Петра I. В 1726 г. вызван на чреду богослужений в Санкт-Петербург. В 1727 г. представлен Синодом для перемещения в Переяславль, но Высочайшим указом 7 сентября 1727 г. назначен епископом Астраханским и Ставропольским. В Астрахани организовал латинское училище. 7 июня 1730 г. Варлаам был назначен на Переяславскую кафедру, но ехать отказался, ссылаясь на несправедливость перемещения на менее почётную кафедру, а также на крайнее разорение архиерейского дома в Переяславле. Варлаам заручился поддержкой императрицы Анны Иоанновны, и 8 января 1731 г. его кандидатура выдвигалась для занятия Киевской или Ростовской кафедры. 13 апреля 1731 г. назначен на Псковскую кафедру, указом 31 июля того же года (по другим данным, 10 августа 1732 г.) возведён в сан архиепископа. В 1732 г. расследовал по поручению Синода дело сосланного в Криницкий монастырь бывшего Казанского архиепископа Сильвестра (Холмского). В 1733 г. преобразовал славянскую школу в Пскове в семинарию, вызвав для неё преподавателей из Киевской духовной академии. В 1735 г. по запросу обер-секретаря Синода из Московской синодальной канцелярии были высланы 17 дел, касавшиеся проступков Варлаама, в том числе жестокого обращения с духовенством. В 1738 г. началось следствие по делу Варлаама, и он был вызван в Санкт-Петербург. Главным обвинением было неслужение обязательных молебнов, а также незаконная отдача клириков в солдаты, вымогательства, неплатежи таможенных пошлин, допросы под принуждением без ведения протокола, побои, притеснения и т.д. На основании выводов следственной комиссии, возглавлявшейся Вятским епископом Киприаном (Скрыпициным), 21 июля 1738 г. Синод сделал представление императрице. 8 января 1739 г. последовала резолюция, согласно которой Варлаам признавался виновным в том, что с 1735 г. за богослужением не поминал титула императорской фамилии и выражал мнение о необходимости служения панихид по инокине Елене (бывшей царице Евдокии Фёдоровне). Варлаам был уволен «на свое обещание» в Киево-Печерский монастырь (по другим данным, уволен на покой в 1738 г.). В Киево-Печерском монастыре вёл себя чрезвычайно заносчиво, был источником многих конфликтов. Погребён в Феодосиевых (Дальних) пещерах монастыря. Латинские книги из библиотеки Варлаама (27 наименований, 91 том) после его смерти были переданы в Киевскую духовную академию, остальные – в Псковскую духовную семинарию.