Biskup 7 października 2002 papież Jan Paweł II mianował go biskupem diecezjalnym diecezji sandomierskiej. 24 listopada 2002 odbył ingres do katedry w Sandomierzu, gdzie otrzymał święcenia biskupie. Konsekrował go arcybiskup Józef Kowalczyk, nuncjusz apostolski w Polsce, w asyście Józefa Życińskiego, arcybiskupa metropolity lubelskiego, i Wacława Świerzawskiego, biskupa seniora sandomierskiego. Na swoje dewizę biskupią wybrał słowa Dominus Jesus (Panem jest Jezus). Będąc biskupem sandomierskim, zainicjował środowiskowe pielgrzymki do sanktuarium Relikwii Drzewa Krzyża Świętego. Ogłosił w diecezji sandomierskiej w 2005 Rok Rodziny. Udzielił również poparcia inicjatywie parlamentarnej mającej na celu wprowadzenie do Konstytucji RP zapisu o ochronie życia człowieka od poczęcia do naturalnej śmierci. W 2009 ustanowił nagrodę „Protector Vitae” dla obrońców życia poczętego w diecezji sandomierskiej.