4 ноября 1862 года архимандрит Савва был хиротонисан во епископа Можайского, второго викария Московской епархии. Хиротонию совершал митрополит Филарет в Успенском соборе Московского Кремля в сослужении архиепископа Евгения (Казанцева) и епископов Леонида (Краснопевкова) и Никанора Фиваидского (впоследствии патриарха Александрийского).
«Слезы струились из глаз первосвятителя, – писал преосвященный Леонид, участвовавший в этой хиротонии, – когда у престола, над главой коленопреклоненного поставляемого, читал он тайные молитвы, а Евангелие и руки архиереев возлежали на ней. Да, дивны пути Промысла Божия в судьбе преосвященного Саввы. Сирота прежде рождения достигает и высшего образования, и почестей высшего звания в Церкви. На 32-м году жизни отец Савва только что окончил курс академический, а 43-х лет он – архиерей. При самом выходе из академии сходит с дороги училищной службы и делается впоследствии ректором академии; действует с такой прямотой, что, по-видимому, разрушает свое внешнее благополучие, и, однако же, прежде многих старейших призван к высшему служению Церкви».
Несмотря на новое высокое положение, он сохранил прежние отношения со своими товарищами и всегда говорил, что «в дружбе чины забываются».
В ведении епископа Саввы находились церкви и монастыри, входившие в круг ведомства Можайского духовного правления. Много поручений он выполнял и своего архипастыря – любимого им митрополита Филарета (Дроздова): обозревал духовные заведения, следил за исполнением дел в консистории. Работа под руководством многоопытного и мудрого святителя оказала огромное влияние на дальнейшую службу владыки Саввы. Он приобрел богатый духовный опыт, воспитал в себе чувство меры к человеческим слабостям и усвоил все примеры в управлении своего знаменитого руководителя: твердость, соединенную с осторожностью, ревность, свободную от фанатизма, и благодушие, не переходящее в слабость.
17 июня 1866 года владыка Савва получает назначение на самостоятельную епархию: Полоцкую и Витебскую. Очень тяжело переживал разлуку со своим викарием святитель Филарет. «Отнимают у меня правую руку, моего викария, лучшего моего помощника», – говорил он.
19 ноября 1867 года святитель Филарет скончался. Его утрата была невосполнимой для владыки Саввы. С этого времени он начинает заниматься подготовкой и изданием бумаг покойного святителя Филарета, воздавая долг своему любимому учителю.