В 1906 г. Католикос Всех Армян [[Мкртич I Ванеци|Мкртич Хримян]] пригласил его в Эчмиадзин на должность правителя патриаршей канцелярии, однако царское правительство, видя в нем опасную личность и считая неблагонадежным, в 1907 г. ссылает его в [[монастырь Сурб Хач Крыма]].
Благодаря посредничеству Католикоса Всех Армян [[Маттеос II Измирлян|Маттеоса II Измирляна]] Мелик-Тангян в 1909 г. был освобожден из ссылки и назначен председателем монастырского правления. Эту должность он исполнял с большим умением и добросовестно до 1912 г. В то же году особым кондаком Католикоса [[Геворг V Тпхисеци Суренянц|Геворг V Суренянц|Геворга V Суренянца]] Мелик-Тангян направлен в Атрпатакан с целью проверки дел армянской епархии и дачи необходимых распоряжений. Здесь же он епархиальным депутатским собранием единогласно был избран предводителем Атрпатаканской епархии, прослужив с достоинством более 35 лет, снискав уважение и симпатии не только своей верующей паствы, но и чужестранцев.
В 1914 г. в Эчмиадзине рукоположен в епископы, а в 1917 г. ему присвоили сан архиепископа, одновременно назначен главой армянской епархии Васпуракана.
В трудные и роковые годы Первой мировой войны Н. Мелик-Тангян был единственным утешителем десятков тысяч беженцев-армян и ассирийцев, организовал их приют и снабжение продовольствием.
В период Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. Его Святейшество одним из первых откликнулся на патриотические призывы заместителя Католикоса [[Геворг VI Чорекчян|Геворга Чорекчяна]] создать танковую колонну "Давид Сасунский", предпринял сбор пожертвований. Кроме того, в Атрпатаканской епархии собирались средства для танковой колонны "Генерал армии Ованес Баграмян", детей погибших красноармейцев, восстановления Сталинграда и др.
Архиепископ Нерсес Мелик-Тангян скончался 26 сентября 1948 г. в Тавризе.