По покана на брат си през 860 г. Методий участвал във важна мисия на византийския император в Хазарския хаганат. През 863 г., по молба на княз Ростислав, Византия изпратила светите братя и учениците им на мисия във Велика Моравия, за да разясняват на народа там християнското учение и вяра на славянски език.
През есента на 866 г. светите братя завършили мисията си и потеглили за Рим, за да ръкоположат учениците си. Те останали в Рим повече от година, през която проповедта на старобългарски език огласявала храмовете. Константин-Кирил се разболял и починал в Рим на 14 февруари 869 г. Методий бил ръкоположен за архиепископ на средния Дунав и Панония и станал папски легат за голяма територия. Но мощното немско духовенство било враждебно към него. През 870 г. той бил съден в Регенсбург и хвърлен в затвор. През 873 г. след намесата на папа Йоан VIII Методий бил освободен и организирал автокефалната църква на Великоморавия. Той продължил преводите на библейските книги, създал оригинални проповеди, молитви и песнопения. Според житието на Методий, той починал в "шестия ден на месец април" през 885 г. Учениците му отдали подобаващи почести, отслужили погребална служба и го положили в съборната църква. Събрало се "безчислено множество, хора, които го изпроводиха със свещи, плачейки за добрия учител и пастир: мъже и жени, малки и големи, богати и бедни, свободни и роби, вдовици и сираци, чужденци и туземци, недъгави и здрави - всички оплакаха оногова, който беше всичко на всички, за да спечели всички."
Според някои изследователи св. Методий бил погребан в катедралния храм на Велехрад, според други - в Микулчице (Моравия в дн. Чехия). За първи път на 11 май 2000 г. пред предполагаемия гроб на св. Методий е проведен събор на българите от Чехия, Словакия и Австрия. На 31 декември 1980 г. Кирил и Методий са обявени от папа Йоан-Павел Втори за покровители на Европа. Те са почитани особено много и в Чехия, Словакия и Хърватия.