Den 5. januar 2007 utnevnte pave Benedikt XVI ham til biskop av Kankan. Sekretær for Kongregasjonen for folkenes evangelisering, kuriebiskop Robert Sarah, bispeviet ham den 17. mars i katedralen i Kankan; medkonsekrerende var biskopen av Nzérékoré, Philippe Kourouma, og erkebiskopen av Conakry, Vincent Coulibaly. Fra januar 2013 til 11. mai 2018 var Félémou dessuten formann for Guineas bispekonferanse.