В 1890 г. Антоний становится ректором Санкт-Петербургской духовной семинарии с возведением в сан архимандрита, а в 1891 г. – ректором Московской Духовной Академии (МДА). Здесь он занимает кафедру пастырского богословия, поскольку считает первоочередной задачей духовной школы подготовку просвещенных пастырей. Благодаря Антонию в 1891 г. в МДА начал выходить журнал «Богословский вестник». В 1893/94 г. он сближается с инспектором МДА архимандритом Сергием (Страгородским), будущим Патриархом Московским и всея Руси. Именно Антоний побуждает архимандрита Сергия издать и защитить в качестве магистерской диссертации (1895) сочинение «Православное учение о спасении», которое рассматривает как важнейшую веху в становлении самостоятельного православного богословия, свободного от западных влияний. В годы ректорства Антония в МДА состоялось его знакомство с Л. Н. Толстым, которого впоследствии Антоний неоднократно пытался вернуть в лоно Церкви, выступая с критикой его религиозно-нравственных идей. Одной из главных забот Антония как ректора было привлечение студентов к принятию иночества. В монашестве он видел не столько вид подвижничества, выбор которого должен проистекать из духовной устремленности личности, сколько своего рода передовой отряд Церкви воинствующей. Большинство из 60 пострижеников Антония времен его ректорства в академиях стали архиереями. Подход Антония к постригу студентов привел к конфликту с Московским митрополитом Сергием (Ляпидевским). Митрополит Сергий полагал, что не следует постригать в монахи кандидатов до 30 лет, в то время как возраст выпускников Духовной Академии в среднем составлял 23–24 года. Конфликт стал причиной перевода Антония в Казань на должность ректора Казанской Духовной Академии (1895).
7 сентября 1897 г. архимандрит Антоний был хиротонисан во епископа Чебоксарского, викария Казанской епархии (с 1 марта 1899 г. – 1-й викарий с титулом епископа Чистопольского). В Казанской Духовной Академии он читал курс пастырского богословия, на основе которого с 1896 г. неоднократно издавал Собрание лекций и статей. В годы ректорства в Казани Антоний по-прежнему старался привлечь студентов к постригу в монашество. Ему была близка миссионерская направленность обучения в Казанской Духовной Академии, имевшей специальное миссионерское отделение, – и в 1897 г. ректор выступил инициатором проведения в Казани 3-го Всероссийского миссионерского съезда.
В 1900 г. епископ Антоний становится епископом Уфимским и Мензелинским, и в том же году в Казани выходит первое собрание его трудов в трех томах, включавшее в себя догматические и философско-критические статьи, а также проповеди. 22 апреля 1902 г. Антоний был назначен на Волынскую и Житомирскую кафедру, в те годы самую крупную по числу приходов в Русской Православной Церкви. Здесь он приводит в должное состояние каноническую систему церковного управления и восстанавливает древний Васильевский Златоверховый храм в городе Овруче, строит новый храм в Почаевской Лавре во имя Святой Троицы.