Но самым главным делом святителя Питирима в храмостроительстве стало сооружения Преображенского каменного собора в г. Тамбове (заложен в 1694 г.). Само это событие стало неординарным по своему замыслу и грандиозности: ведь до сих пор в обширном крае был всего один небольшой каменный храм в Козловском Троицком монастыре, а здесь великолепный собор о двух этажах. Все это свидетельство того, что деятельность епископа повлияла в положительном смысле на нравственность и духовную жизнь горожан.
Епископ Питирим основал два монастыря. Причем для тамбовщины такого типа монастыри стали новым явлением, впервые монастыри были основаны епископом, и они были исключительно общежительными. В 1688 г. основан Трегуляевский Иоанно-Предтеченский мужской монастырь, а в 1690 г. Тамбовский Вознесенский женский монастырь. Последний возник не на пустом месте, уже с 1676 г. в Панской слободе при Христорождественской церкви существовала община монахини Мариамны. Святитель Питирим дал этой общине статус монастыря, попытался наладить внутреннюю жизнь, назначив игуменией свою сестру Екатерину, но перевести этот монастырь на принципы строгого общежития по разным причинам так и не удалось.
Святитель озаботился и о духовной защите города: при входе в город с северной стороны (Пушкарская слобода) на вратах крепости поставлено было изображение распятия Спасителя и стоящие при кресте Божией Матери и св. ап. Иоанн Богослов, при выходе из Покровской слободы на южных вратах писанную на досках Казанскую икону, с западной стороны поставлена Ильинско-Черниговская икона. Также он учредил крестные ход из Преображенского храма в престольные праздники в храмы города. Стоит отметить, что со святителя в нашем крае появились новые святыни: Ильинско-Черниговская икона Божией Матери, прославленная впоследствии как Тамбовская и Девпетуровская икона Божией Матери, бывшая ранее келейным образом святителя.
Скончался епископ Питирим 28 июля ст. ст. (10 августа нового) 1697 г. (официальная церковная дата 1698 г.) в 13 часов дня. И был погребен с правой стороны от собора, в том месте, которое сам указал еще при своей жизни. Над могилой его была поставлена деревянная резная гробница в рост святителя. В 1843 г. усердием М. М. Бибиковой, в благодарность за исцеление, гробница украшена металлической доской с изображением святителя, в 1876 г.