15 февраля 1952 г. Святейшим Патриархом Алексием (Симанским) Константин Нечаев рукоположен во диакона, а 4 декабря 1954 г. — во священника (целибат). Проходил пастырское служение в крестовом патриаршем храме. 13 апреля 1959 г. пострижен в монашество с именем Питирим. 8 октября того же года Святейшим Патриархом Алексием <427>возведен в сан архимандрита и назначен инспектором Московских духовных школ.
23 мая 1963 г. (в праздник Вознесения Господня) архимандрит Питирим хиротонисан во епископа Волоколамского, викария Московской епархии. Хиротонию совершали: Святейший Патриарх Алексий, архиепископы: Ярославский и Ростовский Никодим, Можайский Леонид, Калужский и Боровский Леонид, Новгородский и Старорусский Сергий и епископы: Киприан Дмитровский и Донат (Щеголев). 9 сентября 1971 г. возведен в сан архиепископа, а 30 декабря 1986 г. — в сан митрополита с сохранением занимаемых им должностей и обязанностей; с титулом митрополита Волоколамского и Юрьевского. С 1972 г. по благословению Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Пимена местом постоянного служения архиепископа Питирима в Москве был определен храм Воскресения словущего на Успенском вражке.
С 1962 по 1994 год руководил Издательским Отделом Московского Патриархата. В годы жесточайших запретов и ограничений на издание литературы по церковной тематике Издательский Отдел обеспечивал Церковь богослужебной литературой. Под руководством митрополита Питирима подготовлен к изданию ряд уникальных древнерусских рукописей. В те же годы он был главным редактором журнала Московской Патриархии и Председателем Редакционной коллегии сборника «Богословские Труды», где публиковались выдающиеся работы православных богословов, как дореволюционные, так и созданные после 1917 года и либо изданные за рубежом, либо имевшиеся в рукописях на Родине. В декабре 1994 г. решением Архиерейского Собора Русской Православной Церкви митрополит Питирим был отстранен от должности председателя Издательского Отдела.
Как общественный деятель митрополит Питирим принимал активное участие в движении сторонников мира, в работе межконфессиональных организаций по линии христианской коммуникации, демонстрировал за рубежом фото–кино–и аудиоматериалы о жизни Русской Православной Церкви. В 1989 г. был избран народным депутатом <428> СССР от Советского фонда культуры, а в 1990 году — депутатом Московского областного совета народных депутатов. Представлял Русскую Православную Церковь в таких отечественных общественных организациях, как Фонд Славянской письменности и культуры, Славянский фонд России, Международный фонд за выживание и развитие человечества. В общественной деятельности митрополит Питирим выдвигал задачи духовного и патриотического познания отечественной истории, осознания роли Русской Православной Церкви во всех сферах жизни, включая экологию и межличностные отношения.