Na przełomie 371/372 roku Walens osobiście przybył do Cezarei, by wziąć udział we mszy sprawowanej przez Bazylego i złożyć dary, lecz i to nie przyniosło zamierzonego skutku. Następnie cesarz chciał wygnać biskupa, jednak wobec choroby swojego syna, zawiesił wykonanie kary. Zwrócił się wówczas do Bazylego z prośbą o modlitwę, a kiedy syn odzyskał zdrowie, cesarz zaniechał planów usunięcia biskupa Cezarei. Podarował mu teren na którym wybudowano kompleks budynków, które służyły ubogim i potrzebującym. Jednak aby ograniczyć wpływy Bazylego, podzielił Kapadocję na dwie prowincję, przez co zakres władzy kościelnej biskupa Cezarei się zmniejszył. Wobec tego Bazyli starał się obsadzić zaufanymi ludźmi mniejsze diecezje lub utworzyć nowe – i tak Grzegorza z Nazjanzu uczynił biskupem Sazymy, a swojego brata Grzegorza – biskupem Nyssy. Oprócz zwalczania arian wystąpił także przeciwko swemu dawnemu mistrzowi duchowemu – Eustacjuszowi z Sebasty, który podważał boskość Ducha Świętego. Ponieważ zależało mu na poparciu papieża, wysyłał listy do Damazego I informując go o herezjach ariańskiej i duchoburskiej.
Jeszcze w trakcie pobytu w pustelni podupadł na zdrowiu, skarżąc się na bóle wątroby. Zmarł pod koniec 378 albo 1 stycznia 379 roku w Cezarei.