Жил в Ярославле, Ярославским митрополитом Агафангелом (Преображенским) был назначен на Любимское викариатство Ярославской епархии на смену арестованному весной 1925 г. епископу Сергию (Мельникову). В происшедшем весной-летом 1926 г. споре митрополитов Агафангела и Сергия (Страгородского) о Местоблюстительстве Патриаршего Престола поддержал митрополита Агафангела, но активных действий не предпринимал. 13 июля 1927 г. Заместителем Патриаршего Местоблюстителя митрополитом Сергием был возведён в сан архиепископа и назначен на Пермскую кафедру, к месту назначения не поехал, 24 ноября того же года уволен на покой. В конце декабря 1927 г. митрополит Сергий по представлению митрополита Агафангела вновь назначил Варлаама временно управляющим Любимским викариатством. 6 февраля 1928 г. в составе группы ярославских архиереев во главе с митрополитом Агафангелом Варлаам подписал обращение к митрополиту Сергию, в котором говорилось об отделении ярославских архиереев от митрополита Сергия и учреждённого при нём Временного Патриаршего Священного Синода с сохранением подчинения находившемуся в заключении Патриаршему Местоблюстителю митрополиту Петру (Полянскому). 11 апреля 1928 г. митрополит Сергий и Временный Священный Синод отстранили Варлаама от управления Любимским викариатством и временно запретили в священнослужении с требованием в месячный срок подать письменное отречение от обращения. Варлаам запрещению не подчинился. Вскоре, как впоследствии он свидетельствовал, ярославские епископы поняли, что, хотя «обращение его (митрополита Сергия) вводит в заблуждение верующих, но... открытая борьба приведёт к разгрому. В данных исторических условиях... раскол, вызванный нашим обращением, ведёт к ослаблению Церкви». 10 мая 1928 г. митрополит Агафангел, Варлаам и викарный Ростовский епископ Евгений (Кобранов) направили письмо митрополиту Сергию с разъяснением своей позиции: «Мы... не прерываем нашего молитвенного общения с Заместителем Патриаршего Местоблюстителя митрополитом Сергием... Распоряжения Заместителя, смущающие нашу и народную религиозную совесть и, по нашему убеждению, нарушающие каноны, в силу создавшихся обстоятельств на месте, исполнять не могли и не можем». В Ярославской епархии вплоть до кончины митрополита Агафангела богослужебное поминовение митрополита Сергия и прошения на ектеньях о властях не совершались. 30 мая 1928 г. запрещение в священнослужении с Варлаама было снято. Осенью 1928 г. по просьбе тяжелобольного митрополита Агафангела Варлаам управлял Ярославской епархией.