19 ноября 1867 года скончался святитель Филарет Дроздов, митрополит Московский, давний друг святителя Иннокентия. По личному желанию императора Александра II 5 января 1868 года на Московскую митрополию был избран архиепископ Иннокентий. Уже полуослепший, он вновь отправился в путь почти через весь Евразийский континент и 25 мая 1868 года прибыл в Москву.

Одиннадцатилетнее его служение в сане митрополита Московского и Коломенского носило тот же деятельный характер и оставило заметный след в истории Москвы. По инициативе святителя в Москве появились богадельни для вдов и сирот, различные благотворительные общества, обновились духовно-учебные заведения. Несмотря на преклонный возраст и болезни митрополит Иннокентий продолжал заботиться о христианском просвещении иноверцев на окраинах Российской империи. Благодаря его усилиям в 1869 году возникло Православное Миссионерское общество как центральный орган, который должен был регулировать и направлять миссионерскую деятельность на местах. Общество должно было готовить миссионеров, а также заботиться о переводе богослужебных книг и Священного писания на языки тех народов, среди которых действовали миссионеры. «Господу угодно, чтобы и здесь в центре России, — писал сам митрополит Иннокентий, — в летах преклонных, я не оставался чуждым миссионерской деятельности, которой по воле Промысла Божия в отдаленных окраинах Отечества посвящена была вся жизнь моя с ранней молодости».

В марте 1879 года святитель почувствовал себя плохо. В Великий Четверг, накануне Пасхи, он причастился Святых Таин, а спустя два дня, в Великую Субботу, 31 марта 1879 года, скончался и был похоронен в Троице-Сергиевой лавре, возле могилы своего друга и предшественника на московской митрополичьей кафедре Филарета. Спустя сто лет после кончины, 6 октября 1977 года, святитель Иннокентий был причтен Церковью к лику святых.

В заключение приведем слова известного немецкого историка миссионерства Й. Глацика, посвященные святителю Иннокентию: «Аляска и Алеуты, Камчатка и Курилы, Восточная Сибирь от Лены до Берингова моря и российский Дальний Восток севернее Амура и восточнее Уссури до Японского моря — вот арена трудов без сомнения величайшего миссионера, которого когда-либо произвела Русская Православная Церковь. Юность в нищете и нужде, миссионерская жизнь, наполненная тяжелым трудом и препятствиями, старость в почете и наградах — таким был путь сибирского мальчика-служки, который умер митрополитом Московским. Ремесленник и художник, лингвист и естествоиспытатель, богослов и душепопечитель, монах и архиерей — всем этим в одном лице был Иннокентий Вениаминов».