Кротость и смирение Дионисия, исполненного даров благодати, вели его к служению высшему, предопределенному ему Самим Царем царей и Зиждителем Богом. В 1610 году святейший патриарх Гермоген и царь Василий Иоаннович избрали Дионисия архимандритом Троице-Сергиевой Лавры, только что освобожденной от осаждавших ее поляков, в руках которых еще оставалась Москва и которые неистово свирепствовали в окрестностях ее.
Вступив в управление Лаврой, Дионисий ввел строгий внутренний порядок во всяком деле и труде; участвуя во всех работах, подавал сам пример братии, к которой был приветлив, терпелив, назидателен, безгневен, рассудителен, наказателен к виновным, но и скор к помилованию. К божественной службе тщательный, он занимался и в келье частыми молитвословиями, сам пел и читал на клиросе, имея способность к этому и дивный голос, был ревностный обновитель храмов Божиих, строгий блюститель уставов церкви, мудрый советник и распорядительный правитель великого строения, ему вверенного, как в делах Лавры, так и в великом деле освобождения отечества от обладания поляков, в котором принял живое деятельное участие как сотрудник и пособник келаря лаврского Авраамия Палицына. Заметим, что Дионисий с великими внутренними качествами соединял и необыкновенную телесную красоту и величие: благолепное лицо и возвышенный стан, русые волосы, окладистая борода украшали всегда величественно-радостное лицо его.
Лавра в это время была прибежищем несчастных. Все стремились к ней за помощью духовной и материальной. Изувеченные, замученные пытками, обожженные на огне, с содранными на голове волосами, с вырезанными из спины ремнями кожи, без рук, несчастные жертвы поляков умирали по дорогам и лесам безпомощно. Собрав всю братию и слуг Лавры, Дионисий словом Божиим убедил их явить делом евангельскую любовь к ближним, к страждущим, и с твердостью, откинув леность и скупость, каждому делать все, что может, на служение ближним. Монастырские слуги единодушно объявили готовность содействовать братству трудом и достоянием своим без пощадения себе, братия же решились по убеждению Дионисия сверх служения больным по своему умению и силам, довольствоваться овсяным хлебом и водой, чтобы сберечь пшеничный и ржаной для больных. Учреждены объезды по дорогам и лесам, чтобы отыскивать и свозить безпомощных, изнемогших страдальцев, их размещали в Лавре и в подмонастырских слободах, в домах для этого отведенных, а частью и вновь выстроенных на иждивение монастырское.
Днем и ночью безпрерывно занимались священнослужители напутствием умиравших и погребением их, а простые иноки поданием помощи болящим, непрестанно вновь прибывавшим, и уходом за ними. Соборный ключарь Иван Наседка пишет, что он со священником Иоанном, по распоряжению Дионисия, ходили по окрестным слободам и в течение тридцати недель погребли более 3000