命为天主教花莲教区主教，1991年6月改任天主教高雄教区主教，除了从1987年起担任台湾地区主教团主席长达21年外，并且在1992年—1993年和1999年—2008年两次担任辅仁大学董事长。单国玺在67岁（1990年）起三度以书面方式及一次口头方式，向教宗若望保禄二世请辞教区牧职，但教宗期望他继续为教会服务而未获准。单国玺离家三十年，曾在1980年被任命为花莲教区主教之前，请求教廷先别公佈，要返回中国大陆故乡探望两老，回家后才知道也是天主教徒的父母，已在文化大革命时被批斗身亡，他跪地痛哭，之后就再无机