I 1998 ble han utnevnt til biskop av Oslo. Utnevnelsen var kontroversiell, og skapte tildels strid fordi et flertall i den kirkelige avstemningen ønsket Odd Bondevik. Regjeringen var også delt mellom Kristelig Folkepartis statsråder som ønsket Odd Bondevik, og Senterpartiet og Venstre som ønsket Stålsett. Statsminister Kjell Magne Bondevik anså seg som inhabil som fetter av Odd Bondevik, og dermed lå veien åpen for at kulturminister og fungerende statsminister Anne Enger Lahnstein sammen med Senterpartiets og Venstres statsråder kunne utnevne sin tidligere partifelle på tvers av fagstatsråd Jon Lilletuns innstilling. Man må helt tilbake til 1968 for å finne et lignende tilfelle der kirkeministerens råd ble satt til side av et flertall i regjeringen ved en bispeutnevnelse.