Den 13. april 2006 utnevnte pave Benedikt XVI ham til titulærerkebiskop av og til nuntius til Indonesia. Han ble bispeviet av kardinalstatssekretær Angelo Sodano den 17. juni samme år i seminarkirken i Bergamo; medkonsekrantene var kurieerkebiskop Robert Sarah og biskopen av Bergamo, Roberto Amadei. Den 10. oktober 2006 ble Leopoldo Girelli dessuten nuntius til Øst-Timor.