因而乐意接受就任总主教的任命。韩大辉于2011年2月5日假圣伯多禄大殿晋牧，并由本笃十六世主礼；教宗向韩大辉亲自颁授福音书 、主教戒指、主教冠及主教牧杖；而韩大辉就职后首个官式访问是和教廷有邦交的中华民国。2012年3月7日，本笃十六世委任韩大辉为国际圣体大会宗座委员会成员基于当地主教请求，他于2016年6月6日获教宗方济各委任为天主教阿加尼亚总教区宗座署理，负责总教区的牧灵职务。同年10月31日，教宗方济各委任了底特律总教区辅理主教弥额尔·犹达·伯恩斯为总教区助理总主教，意味韩大辉完成了作为宗座署理的