После кончины преподобного Анатолия его духовным отцом в 1894 г. стал преподобный Иосиф (Литовкин). По его благословению П.И. Плиханков до апреля 1902 г. служил письмоводителем, вёл «Летопись скита», собирал материалы для жизнеописания преподобных Оптинских старцев Макария (Иванова), Амвросия и Анатолия. Во многом основываясь на записях Варсонофия, схиархимандрит Агапит (Беловидов) впоследствии составил жизнеописания старцев Амвросия и Макария. В декабре 1900 г. во время сильной болезни П.И. Плиханков был тайно пострижен в мантию с именем Варсонофий в честь Варсонофия Великого, 29 декабря того же года был рукоположён во иеродиакона, 1 января 1903 г. – во иеромонаха. В 1903 г. назначен помощником скитоначальника, духовником скита и Шамординского женского монастыря, а также паломников, приходивших в скит. Поселился в келье преподобного Макария у св. ворот скита. После начала Русско-японской войны Варсонофий весной 1904 г. был направлен в действующую армию, служил при солдатском госпитале, в котором устроил церковь (антиминс привёз из Москвы). За усердие в духовном окормлении воинов получил несколько наград, в том числе в мае 1904 г. наперсный крест. После окончания войны 1 ноября 1905 г. вернулся в Оптинский скит. В апреле 1906 г. Варсонофий был назначен исполняющим обязанности начальника Предтеченского скита, сменив на этой должности старца Иосифа, 14 мая 1907 г. возведён в сан игумена, 29 июня назначен скитоначальником. Открывшиеся к этому времени у Варсонофия дары старчества привлекали к нему множество людей. Перед началом исповеди старец обычно проводил беседу, в которой иносказательно открывал присутствующим их грехи. Он умел расположить к себе кающегося, подвигнуть к чистосердечной исповеди и, показав ему всю тяжесть грехов, вложить в душу надежду на спасение. Часто исцеления по молитвам Варсонофия совершались прикровенно (Варсонофий посылал страждущих на св. источники в Пафнутиев боровский монастырь, Тихонову калужскую пустынь). Старец обладал особым даром общения с представителями интеллигенции. В 1910 г. ездил на станцию Астапово для напутствия умирающего Льва Николаевича Толстого, впоследствии с грустью вспоминал: «Не допустили меня к Толстому... Просил врачей, родных, ничего не помогло... Хотя он и Лев был, но не смог разорвать кольцо той цепи, которою сковал его сатана». 11 июля 1910 г. Варсонофий тяжело заболел, опасались, что старец умрёт.