Le , il est nommé évêque de Kildare et Leighlin par le pape François. Il est consacré le de la même année par l'archevêque Diarmuid Martin. Il est alors le plus jeune évêque d'Irlande. En vue de la décision du gouvernement irlandais d'organiser un référendum sur le mariage homosexuel, l'évêque Nully affirme en 2013 que l'Église a le devoir de traiter les homosexuels avec bienveillance. Il ajoute que la nature même du mariage et des enfants, ainsi que leur importance dans la société, méritent d'être protégées. Il déclare :