С 1820 года замечено было, что число почитателей памяти святителя Митрофана, стекавшихся в Воронеж, чрезвычайно увеличилось. Увеличились и благодатные знамения. Архиепископ Воронежский Антоний II неоднократно доносил Святейшему Синоду о чудесах и испрашивал разрешение на прославление святителя. Святейший Синод предписывал наблюдать за благодатными дарами, получаемыми у гроба святителя Митрофана. В 1831 г. по освидетельствовании нетленного тела святителя Преосвященный Антоний вместе с членами комиссии Святейшего Синода архиепископом Ярославским Евгением и архимандритом Спасо-Андрониевского Московского монастыря Гермогеном убедились в чудодейственном ходатайстве святителя Митрофана у Престола Божия. Святейший Синод вынес решение о причтении святителя Митрофана к лику святых. С тех пор Русская Церковь совершает память святителя дважды в год: 23 ноября – в день преставления, 7 августа (1832) – в день прославления.
В Воронежской епархии архиепископом Антонием II (1827–1846 гг.) в честь святителя Митрофана были установлены еще следующие празднования: 4 июня, на память святителя Митрофана, Патриарха Цареградского, – день тезоименитства святителя Митрофана, епископа Воронежского, 2 апреля – день архиерейской хиротонии святителя Митрофана (в 1682 г.) и 11 декабря – по случаю явления мощей святителя Митрофана (в 1831 г.).
