Na początku 1567 nominowany na biskupstwo łuckie, prowizję apostolską otrzymał 22 sierpnia 1567. W dokumencie, dotyczącym przeniesienia biskupa Wierzbickiego ze Żmudzi do Łucka, zaznaczono, że jego nowa stolica biskupia jest suffraganea metropolitanae ecclesiae Gnesnensi (sufragania metropolii gnieźnieńskiej), co świadczyło, że już wtedy uważano, że biskupstwo łuckie nie jest podległe metropolicie lwowskiemu. Był sygnatariuszem aktu unii lubelskiej 1569 rokuVolumina Legum, t. II, Petersburg 1859. s. 87..
W roku 1580 przeprowadził synod diecezjalny. Brał udział w lubelskim sejmie w 1569 i był jednym z sygnatariuszy słynnej unii lubelskiej. Na podstawie uchwał o inkorporacji do Królestwa Polskiego ziem podlaskiej (5 marca 1569) i wołyńskiej (26 maja 1569), jak również księstwa kijowskiego (5 czerwca 1569), wchodzących wcześniej w skład Wielkiego Księstwa Litewskiego, tereny diecezji łuckiej znalazły się w obrębie Korony, a biskup łucki zasiadł w Radzie Koronnej jako senator Królestwa.
Wiktoryn Wierzbicki zmarł 10 lutego 1587 w Gródku nad Bugiem, pochowany został w podziemiach kolegiaty w Janowie Podlaskim.