Незабаром змушений був залишити викладацьку діяльність, так як Святий Престол в особі папи Лева XIII зі схвалення австро-угорського імператора Франца-Йосифа І у 1900 році призначає його на вакантну посаду львівського архієпископа. Будучи львівським архієпископом починає будівництво нових костелів у львівській митрополії, організовує курси для священників, які бажають займатися соціальною діяльністю, фінансує благодійні організації. Особливу популярність Юзеф Більчевський отримав серед бездомних. Крім цього, займається духовною опікою студентів, організовує народні школи. Напередодні австрійського перепису населення 1910 року закликав україномовних римо-католиків записувати розмовною мовою польську[4]. 1913 року разом зі львівським архиєпископом вірменським Йосифом Теодоровичем та іншими римо-католицькими єпископами виступив проти реформи виборів до Галицького сейму через, як вважав, її радикалізм.[5]