Швецов поверил словам благочестивого епископа Антония и весь тот день провел в молитве к Богу, чтобы Он сподобил его увидеть святителя Митрофана. И вот на следующую же ночь Швецов увидел во сне старца, но только в сумраке, неясно; затем свет рассеял сумрак и перед ним стояло совершенно отчетливое изображение святителя Митрофана, которое он будто бы и поспешил списать. Когда Швецов проснулся, то образ святителя так живо запечатлелся в его душе, что он без труда по памяти воспроизвел его на холсте. Затем он рассказал преосвященному Антонию о чудесном явлении святителя Митрофана и показал нарисованное им изображение. Владыка благословил Швецова писать копии с этого изображения, имея в виду желание многих почитателей памяти первопрестольника Воронежского.
Наступил, наконец, «предуставленный свыше час прославления угодника Божия, потрудившегося подвигом добрым в пользу Церкви и отчизны».
Весной 1831 года производилась поправка обветшавшего Воронежского кафедрального собора; между прочим, нужно было освидетельствовать прочность фундамента и переменить пол. Когда церковный помост был разобран, то вблизи стены, на правой стороне, оказался склеп с разломанным на верху его отверстием. Через это отверстие увидели непокрытый гроб (крышка истлела), а в нем — тело святого Митрофана «в нерушимой целости». Об обретении мощей в начале 1832 года тайно было донесено императору Николаю Павловичу, который передал дело на рассмотрение Святейшего Синода с условием, чтобы оно велось негласно. Духовное завещание первосвятителя Воронежского, являющееся достойным отображением благочестивых чувств и мыслей, которыми он руководствовался в своей жизни, и записка от епископа Антония об исцелениях при гробе святителя Митрофана побудила Святейший Синод не медлить более с прославлением угодника Божия. Для освидетельствования мощей была образована особая комиссия, в состав которой вошли: Евгений, архиепископ Рязанский, Антоний, епископ Воронежский, Герман, архимандрит Московского Спасо–Андрониева монастыря, и несколько лиц из воронежского духовенства, по своему положению и благочестивой жизни пользовавшихся общественным доверием. Подробное освидетельствование места погребения святого Митрофана, гроба, священных облачений и честного тела его, производившееся 18 и 19 апреля 1832 г., не оставляло никакого сомнения «в святости мощей». Производившая дознание комиссия доносила Святейшему Синоду, что, несмотря на чрезвычайную сырость места погребения святителя Митрофана, исподняя доска гроба, «на коей покоится тело, особенно осталась целою»; схимонашеское облачение святителя оказалось невредимым, а тело его — нетленным. Вместе с этим донесением комиссия представила в Синод сведения о чудесах, совершившихся по молитвенному заступлению святителя Митрофана: сведения эти были собраны комиссией на месте под присягою и за рукоприкладством лиц, или на себе испытавших, или видевших на своих домочадцах чудесную помощь угодника Божия. Получив донесение комиссии, Святейший Синод предоставил императору Николаю Павловичу на утверждение доклад, в котором было постановлено:
1. «Тело Воронежского епископа Митрофана, в схимонасех Макария, признать за мощи несомнительно святые».
2. «Изнеся оныя с подобающею честью из подземного склепа в кафедральный Благовещенский собор, положить в приличном и открытом месте для общего поклонения».
3. «Службу преосвященному Митрофану отправлять общую, положенную святителям, пока не будет составлена и Синодом одобрена особая ему служба».
4. «Память сего святителя праздновать в день преставления его, 23 ноября».
Государь император утвердил этот доклад. На торжество открытия мощей святителя Митрофана им был назначен один из членов Святейшего Синода, Григорий, архиепископ Тверской.