W 2021 ponownie objął urząd prepozyta Kapituły Archikatedralnej Gdańskiej.
10 marca 2022 papież Franciszek przeniósł go na urząd biskupa koadiutora diecezji koszalińsko-kołobrzeskiej, który objął 16 marca 2022. W diecezji został wikariuszem generalnym, przewodniczącym komisji ds. formacji stałej prezbiterów, wszedł w skład kolegium konsultorów i rady kapłańskiej, zasiadł w komisji głównej II Synodu Diecezji Koszalińsko-Kołobrzeskiej. 2 lutego 2023, po przyjęciu przez papieża rezygnacji biskupa Edwarda Dajczaka, objął kanonicznie urząd biskupa diecezjalnego. Ingres do Katedry Niepokalanego Poczęcia Najświętszej Maryi Panny w Koszalinie odbył 4 marca 2023, a dzień później do Bazyliki Konkatedralnej Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny w Kołobrzegu. mały|Biskup Zbigniew Zieliński (pierwszy z prawej) podczas pogrzebu biskupa Tadeusza Pieronka (2019) 24 lutego 2024 papież Franciszek mianował go administratorem apostolskim sede vacante archidiecezji szczecińsko-kamieńskiej. Zarząd nad archidiecezją sprawował od 26 lutego do 25 października 2024.