24 listopada 1992 otrzymał nominację na biskupa pomocniczego Nowego Jorku ze stolicą tytularną Marazanae. Sakrę przyjął w Rzymie z rąk papieża Jana Pawła II. Współkonsekratorami byli kardynałowie Giovanni Battista Re i Justin Francis Rigali. 18 kwietnia 1995 mianowany został biskupem diecezji Buffalo. Za jego kadencji usprawnione zostało administrowanie diecezją, dobrze układała się też współpraca z radami diecezjalnymi. Od września 1995 wprowadził zwyczaj sprawowania codziennej mszy św. w katedrze, która miała być transmitowana przez miejscową telewizję. Jego staraniem przeprowadzona została renowacja katedry, zamontowano również nowy ołtarz główny. Odwiedził też wszystkie parafie diecezji, większość z nich wiele razy.
20 października 2003 awansowany został na stanowisko arcybiskupa metropolity Hartford w stanie Connecticut. Ingres miał miejsce 18 grudnia tego samego roku. Tempa pracy nie zwolnił również i w nowym otoczeniu. Jego staraniem otworzony został bezpłatny punkt medyczny dla osób nieposiadających ubezpieczenia, powstał diecezjalny dom księży emerytów, wspierał rozwój budownictwa mieszkaniowego. Abp Mansell nadzorował również proces beatyfikacyjny założyciela Rycerzy Kolumba ks. Michaela McGivneya.