14 grudnia 1930 miała miejsce jego chirotonia na biskupa jełabuskiego, wikariusza eparchii kazańskiej, w której jako konsekratorzy wzięli udział arcybiskup kazański i swijaski Atanazy oraz biskup pomocniczy eparchii kazańskiej Ireneusz. Od 1933 biskup Palladiusz był wikariuszem eparchii twerskiej z tytułem biskupa rżewskiego. Od 1936 do 1937 był biskupem ołonieckim i pietrozawodskim, zaś od 1937 – biskupem kalinińskim. W 1938 otrzymał godność arcybiskupa.
W 1943 został aresztowany przez NKWD i przez cztery lata był więziony w łagrze na Czukotce.
Po zwolnieniu z obozu w 1947 został arcybiskupem siemipałatyńskim i pawłodarskim, zaś w 1948 przeniesiono go na katedrę omską i tiumeńską, zaś w 1949 – irkucką i czycką. Następnie w 1958 powierzono mu zarząd eparchii saratowskiej. W 1963 przeniesiony został po raz kolejny na katedrę orłowską. W 1968 otrzymał godność metropolity. W swojej eparchii prowadził zabronioną przez władze radzieckie działalność charytatywną oraz wyszukiwał nowych kandydatów do przyjęcia święceń diakońskich i kapłańskich, wyświęcając część z nich w tajemnicy.
W 1970 uczestniczył w nadawaniu autokefalii Kościołowi Prawosławnemu w Ameryce.
Zmarł w 1976 po długiej chorobie i został pochowany na cmentarzu św.