19 marca 1873 został, dzięki rekomendacji metropolity kijowskiego Arseniusza, skierowany na stanowisko rektora taurydzkiego seminarium duchownego, zaś 9 kwietnia podniesiony do godności protoprezbitera. W tym samym roku zmarła jego żona, co skłoniło go do wstąpienia do monasteru. 26 kwietnia 1875 złożył wieczyste śluby zakonne, przyjmując imię Arseniusz, zaś 27 kwietnia został mianowany archimandrytą.
17 maja 1882 miała miejsce jego chirotonia na biskupa ładoskiego, wikariusza eparchii petersburskiej. Uroczystość miała miejsce w soborze Trójcy Świętej w kompleksie Ławry św. Aleksandra Newskiego przy udziale metropolity petersburskiego Izydora, arcybiskupa chełmsko-warszawskiego Leoncjusza i arcybiskupa kazańskiego Sergiusza. Od października 1883 był ponadto rektorem i wykładowcą Petersburskiej Akademii Duchownej. W czasie czteroletniej pracy na tym stanowisku przyjął mnisze śluby wieczyste od dziesięciu studentów Akademii, w tym od późniejszego twórcy Rosyjskiego Kościoła Prawosławnego poza granicami Rosji – Antoniego (Chrapowickiego).