Den 24. februar 2004 utnevnte pave Johannes Paul II ham til den første biskop av det nystiftede bispedømmet Bydgoszcz. Innsettelsen fant sted 28. mars 2004 i katedralkirken i Bydgoszcz. Den 30. april 2009 var biskop Jan Tyrawa medkonsekrator ved bispevielsen av erkebiskop Jan Romeo Pawłowski, den apostoliske nuntius til Republikken Kongo og Gabon. I den polske bispekonferanse var han ansvarlig for kultur- og monumentbeskyttelse, samt en representant for det polske episkopat for kontakten med den østerrikske bispekonferanse.