Отец Николай полагал, что с началом Реставрации Мейдзи наступило благоприятное время для проповедования Слова Божьего в Стране восходящего солнца. В это время многие молодые японцы хотели изучать русский язык, и вскоре после прибытия в Токио Николай получил предложение министра иностранных дел Соесимы открыть школу русского языка. Владыка отказался от этого предложения, хотя и стал обучать русскому языку сыновей Соесимы и графа Хидемару. Благожелательно относился к отцу Николаю и император Мейдзи, переводчиком которого священник был во время визита в Японию великого князя Алексея Александровича в 1872 г.
Наконец, в сентябре 1872 г. в районе Сурутадай было найдено подходящее место для церкви. Там возвышалась пожарная каланча, служившая одновременно своеобразным маяком для судов, входивших в порт Эдо. Место было исключительно эффектным и во многом соответствовало традициям древнерусского зодчества: храм на Руси обычно располагался на возвышенности. Священник купил там дом, в котором и поселился. Оставалось дело за деньгами. Выделенных казенных средств было недостаточно, и в 1879–1880 гг. архимандрит Николай посетил Санкт-Петербург, Москву, Казань, Киев и Одессу. Основной целью был сбор средств на строительство кафедрального собора в Токио. Владыка из Японии смог увлечь своей идеей многих, ему постарались помочь Ф. Н. Самойлов, Ю. С. Нечаев-Мальцев, дочь адмирала Путятина Ольга Ефимиевна и другие. 30 марта 1880 г. в Свято-Троицком соборе Александро-Невской лавры состоялась хиротония архимандрита Николая во епископа с титулом Ревельский, викарий Рижской епархии. Так Прибалтика стала условным местом пребывания для японского епископа.
В Петербурге архимандрит Николай нашел и архитектора, способного воплотить его замысел в жизнь. Им стал профессор М. А. Щурупов, имевший в столице архитектурную практику и известный, прежде всего, как создатель нескольких храмов, построенных в русском и византийском стилях. Он подготовил грандиозный проект храма в Токио, рассчитанного на полторы тысячи прихожан. Замысел русского архитектора воплощал в камне английский зодчий Джошуа Кондер, широко известный в Японии. С 1878 по 1907 г. этот архитектор построил в японской столице более 50 зданий: Токийский императорский музей (1881), дворец Рокумэйкан (1883), здание Морского министерства (1895).
Строительные работы по сооружению собора, «подавляющего своей внушительностью столицу империи», как писала одна из газет, продолжались около десяти лет. Кирпичный храм поражал грандиозностью: его покрытый медными листами купол вознесся над землей на 35 м, колокольня была на пять метров выше. Площадь внутреннего пространства составляла 805 кв. м. Размеры храма вызывали у некоторых японцев чувство страха перед Россией. Храм освятили 24 февраля (7 марта) 1891 г. при участии 16 священников и 4000 верующих, прибывших с разных концов Японии. На открытии должен был присутствовать наследник российского престола цесаревич Николай, но из-за трагического инцидента в Оцу он в Токио так и не приехал, и храм освятили без него.
Строительство собора не было основным делом для епископа Николая, считавшего главным направлением своей деятельности в Японии миссионерство. По возвращении в Токио в октябре 1880 г. он энергично приступил к осуществлению программы православной миссии, предполагавшей помимо возведения Воскресенского храма расширение миссионерства, издательского дела и обучения японцев русскому языку. Миссионерские усилия владыки Николая были впечатляющи: по отчету Русской миссии в Японии, на июль 1889 г. в ней имелось 215 общин, 159 церковных зданий, 24 священника и 17 025 верующих. Все это благодаря личности начальника миссии, который по сравнению с католиками и протестантами, имел ничтожные средства. В то же время на страницах его дневника имеется немало пессимистических записей о том, что японцы недостаточно восприимчивы к идеям православия.
Важное значение владыка Николай придавал печатному слову. Кроме журналов «Сэйке симпо» (Православные вести), «Сэйке ева» (Православные беседы), «Урани-сике» (Скромность), «Синкай» (Духовное море), «Нива» (Сад), «Нироку симбун» (Круглосуточная газета), «Симэй» (Предназначение) православная миссия выпустила в свет огромное число книг: библейские комментарии, проповеди, Катехизис, труды по церковной истории, жития святых и пр. Кроме богословских работ японцы знакомились с русской классикой: на страницах журналов впервые были напечатаны произведения А. Пушкина, Л. Толстого, Н. Некрасова.
Много усилий владыка Николай потратил на становление Токийской православной семинарии, открытой в 1874 г. В нее принимали студентов в возрасте 15–16 лет, имевших начальное образование, и обучали в течение семи лет. Для преподавания японской истории, математики, литературы и классических исследований по Китаю пользовались японским языком. Изучение Ветхого и Нового Заветов, вероучения, церковной истории, всемирной географии и истории, логики, литургики, гомилетики, физики, психологии, апологетики, систематического богословия, канонического права, философии, церковной музыки и иных дисциплин велось по русским текстам. Первый выпуск из семинарии состоялся в 1882 г. Лучших выпускников глава миссии отправлял в Россию для продолжения обучения. Помимо японцев в Токийской семинарии учились и русские мальчики, которые вернулись в Россию настоящими знатоками японского языка.
Несмотря на кровопролитную Русско-японскую войну, епископ Николай смог удержать позиции православия в Японии. Он призывал православных японцев исполнять долг, а кому придется сражаться, «то не из-за ненависти к врагу, а из любви к отечеству». «Я же отныне не буду принимать более участия в общественных богослужениях нашей церкви, — писал он. — Доселе я молился за процветание и мир японской империи. Ныне же, раз война объявлена между Японией и моей родиной, я как русский подданный не могу молиться за победу Японии над моим собственным отечеством. Я тоже имею обязательства к своей родине, и именно поэтому буду счастлив видеть, что и вы исполняете долг в отношении своей родины».
В России оценили мужество владыки Николая, оставшегося в Японии во время Русско-японской войны и сумевшего оказать неоценимую помощь и моральную поддержку русским военнопленным. 24 марта 1906 г. Святейший Синод возвел его в сан архиепископа Токийского и всея Японии, ему высочайше был пожалован бриллиантовый крест для ношения на клобуке.
Через два года, в 1908 г., к владыке Николаю приехал на помощь бывший ректор Санкт-Петербургской духовной академии Сергий (в миру Тихомиров). Он родился 3 июня 1871 в с. Гузы Новгородской губернии и был вторым сыном протоирея Алексея Тихомирова. Окончив Новгородское духовное училище, Новгородскую духовную семинарию, он поступил в Санкт-Петербургскую духовную академию и постригся в монахи. В июне 1908 г. митрополит Санкт-Петербургский Антоний (Владковский) напутствовал его в дальнюю дорогу следующими пророческими словами: «Считайте себя будущим преемником архиепископа Николая и… последним русским епископом в Японии. Поэтому подготовляйте себе преемника из японцев».
Архиепископ Николай скончался 3 февраля 1912 г. Как говорят, он успел передать отцу Сергию все дела и подписать важные документы. 19 февраля было совершено отпевание и погребение архиепископа Николая согласно его воле на кладбище в Янака. Проводить иерарха в последний путь пришли десятки тысяч японцев, в том числе и не христиане. На гроб были возложены сотни венков, среди которых выделялся венок от императора Японии. Многие отмечали, что с таким размахом в Японии еще не хоронили ни одного иностранца.
Владыка Николай оставил после себя в Японии собор, восемь храмов, 175 церквей, 276 приходов, одного епископа, 34 иереев, 8 диаконов, 115 проповедников и 3410 православных верующих. Японская православная церковь состоялась! Профессор Токийской православной семинарии Прокл Ясуо Ушимару отмечает: «Святитель Николай желал, чтобы японцы сами создавали свой духовный мир. Он хотел иметь японских архитекторов, японских иконописцев и японские хоры. Необходимы были японские катехизаторы и священники для еванге-лизации всей страны в послушании требованиям Евангелия. Для помощи им необходимы были книги Священного Писания, книги по вероучению и духовности. Должны были выходить журналы для поддержания ежедневной духовной жизни. И, наконец, необходимо было теплое и тесное общение верующих. Без преувеличения можно сказать, что святитель Николай достиг всего этого при основании японской православной культуры периода Мейдзи. Нет сомнения в том, что широкая публика вокруг новоучрежденного им православного присутствия находилась под влиянием его духовности. Это влияние не было ограничено узкой сферой, но распространилось во всем японском обществе, где оно сохраняется и по сей день. Необходимо признать, что благодаря именно этому влиянию Православие приобрело реальное значение в истории Японии».