17 апреля 1907 г. пострижен в монашество, вскоре рукоположен во иеродиакона (6 мая 1907 г.) и иеромонаха (9 мая 1907 г.). За несколько лет неустанного служения на Камчатке молодому пастырю удалось сделать немало. 

Перед его даром любви и терпения открывались души и сердца многих камчадалов. Тысячи людей, пребывавших в языческой тьме, были им крещены, построены храмы, переведены на местные языки отрывки из Евангелия, основные молитвы, Божественная литургия. 

О жизни и подвиге о. Нестора подробно изложено в его книгах «Мои воспоминания», «Моя Камчатка». Им написан также исторический очерк «Православие в Сибири». В 1913 г. возведен в сан игумена. Во время Первой мировой войны отец Нестор в течении двух лет находился в составе действующей армии в качестве полкового священника, организовал санитарный отряд, сам выносил раненых с поля боя, перевязывал, напутствовал, за что был награжден наперсным крестом на Георгиевской ленте и орденами Святой Анны 2-й и 3-й степени. 

16 октября 1916 г. хиротонисан во епископа Камчатского и Петропавловского. В 1917-1918 гг. участвовал в работе Всероссийского Поместного Церковного собора. За активную деятельность и резкие выступления на заседаниях Собора против произвола новой безбожной власти, требования прекратить уничтожение святынь и Кремля, за изданную книгу «Расстрел Московского Кремля» в ночь на 16 февраля 1918 года епископ Нестор был арестован (освобожден 26 марта 1918). Революционные потрясения и Гражданская война заставили владыку Нестора покинуть Родину. 

С 1920 г. он живет в Японии, затем в Китае, где духовно окормлял многочисленных русских эмигрантов в Маньчжурии. В 1933 г. возведен в сан архиепископа. В 1945 году от лица православных жителей Харбина владыка Нестор приветствовал вступившую в город Советскую Армию. В 1946 г. возведен в сан Митрополита Харбинского и Маньчжурского, экзарха Восточной Азии. 

Владыка Нестор организовал в Харбине Камчатское подворье, открыв при нем школу, создал Международный комитет помощи голодающим беженцам, Дом милосердия, привечал детей-сирот, организовал замечательный детский церковный хор. 

В июле 1948 г. был репрессирован советскими властями, судим (25 декабря 1948 г. на 10 лет ИТЛ) и заключен в мордовские лагеря и в Читу. После освобождения (10 января 1956 г.) Святейший Патриарх Алексий (Симанский) благословил ему пребывание в Патриаршей резиденции в Переделкино под Москвой. Необходимо было восстановить силы и подлечить пошатнувшееся здоровье. 

Владыка Нестор был направлен в Одессу, в Успенский мужской монастырь (об этом есть воспоминания схиархимандрита Серафима (Томина)). 18 июля 1956 г. был назначен Митрополитом Новосибирским и Барнаульским. Владыка торжественно, с несколькими иподиаконами служил в Вознесенском кафедральном соборе и в кладбищенской Успенской церкви, пригласил профессионального регента харбинской церкви Константина Павлючека. Это привлекало большие массы молящихся и, в том числе, молодежи. Много ездил по епархии, в которой получали приют бывшие заключенные, сидевшие вместе с владыкой в лагере. Принимал монахов, получивших тайный постриг в «катакомбной церкви», общение с которыми по тем временам считалось опасным. 

До приезда владыки епархиальное управление и архиерейские покои ютились в двух маленьких домиках в частном секторе на ул. Пушкина. По инициативе владыки было скуплено несколько соседних участков с домами и сделаны пристройки к ним. Была обустроена гостиница для приезжих священников. Время было сложное. Каждый свой шаг архиерей должен согласовывать с местной властью. Например, чтобы послужить заштатному священнику с владыкой на праздник, нужно было испросить разрешения уполномоченного. 

Однажды уполномоченный поднял вопрос о закрытии Успенской церкви, которая никогда не закрывалась. На это митрополит ответил: «Всю свою жизнь я только открывал храмы». Пройдя лагеря, испытав ужасы допросов – владыка остался при своем убеждении: «Церковь отделена, но не удалена от государства».

Владыка Нестор был замечательным человеком. Благоговейно совершал богослужение. Каждое слово произносил ясно, четко. По воспоминаниям людей, знавших владыку Нестора, он отличался нищелюбием, был святителем, неустанно заботившимся о вверенных ему пастырях и пастве, твердо стоящим в вере и Христовой истине. Как рассказывал протоиерей Александр Смолкин, который в то время служил диаконом в Вознесенском соборе: «Митрополит Нестор был добрым, внимательным, любвеобильным архипастырем. На праздник приглашал к себе духовенство, хор, детей и всех угощал. Если приглашали крестным – давал согласие и всегда приходил с подарками. Иногда сам венчал молодых, крестил младенцев. Это был воистину чадолюбивый отец». Такой ревностный к служению и сильный духом святитель не устраивал местные власти. Они постарались убрать его с Новосибирской кафедры. Поводом была провокация и последующее волнение среди прихожан. 

А.К.Караулов вспоминает: «В Московскую Патриархию и Совет по делам РПЦ при Совете Министров СССР посылались многочисленные жалобы на архиерея. Были собрания, голосования и всевозможные акции». В центральной прессе и особенно в местной появились статьи, порочащие имя митрополита. 

8 сентября 1958 года, по настоянию властей владыка был уволен на покой и направлен в Жировицкий монастырь в Белоруссии. Но владыка Нестор не хотел мириться с таким положением и стал требовать вернуть его к активной работе. Не желая международного скандала, так как он был старейшим архиереем, имеющим авторитет во всем православном мире, власти пошли на попятную. 

9 декабря 1959 г. он был назначен на Украину на кафедру митрополита Кировоградского и Николаевского. 

Есть свидетельства, что владыка предвидел будущее. «Владыка Нестор, - вспоминал схиархимандрит Серафим (Томин), - очень трепетно относился к Казанской иконе Пресвятой Богородицы. На мой вопрос, есть ли какая-то особая причина этого почитания, он ответил: - Во-первых, я некоторое время жил в Спасском монастыре в Казани, где находилась чудотворная икона Божией Матери, а, во-вторых, в день Казанской иконы я и скончаюсь». Так и произошло. Преставился он в Москве, 4 ноября 1962 г. 

Погребен за алтарем храма Преображения Господня в Переделкино под Москвой.