Com apenas 43 anos, foi nomeado bispo pelo Papa Pio X, em 10 de julho de 1907, como bispo titular de Sura e bispo coadjutor da Diocese de Pouso Alegre. Foi ordenado bispo em 17 de novembro do mesmo ano. Adotou como lema episcopal Incaritate non ficta (Na caridade não fingida), inspirado na segunda carta de São Paulo aos Coríntios (2 Cor 6, 6ss).
Com a transferência de Dom Nery para sua terra natal, Campinas (SP), Dom Assis foi nomeado vigário capitular de Pouso Alegre, em outubro de 1907. Em 27 de janeiro de 1909, foi nomeado bispo de Pouso Alegre, tomando posse a 17 de novembro do mesmo ano.
Em agosto de 1913, Dom Assis embarcou para a Europa, regressando em novembro. No dia 19 de novembro desse ano, foi criada no vilarejo de Dores de Guaxupé (atual Guaxupé) uma residência episcopal por decreto da Sagrada Congregação Consistorial. No dia 21 de novembro de 1913, Dom Assis fixou residência em um prédio, no largo da matriz (atual Praça Américo Costa), cedido pelo então senador Ribeiro do Valle (o qual, em 7 de outubro de 1915, recebeu da Santa Sé o título de condado romano, isto é, se tornou conde). Embora morando em Dores de Guaxupé, Dom Assis continuava sendo o bispo de Pouso Alegre.
Em 15 de fevereiro de 1914, incentivou a criação dos cursos do Ginásio Diocesano. E em 9 de agosto, naquele mesmo ano, abençoou a pedra inaugural do edifício onde funcionaria o Seminário Menor e o Colégio Diocesano de Guaxupé, inaugurado no dia 6 de janeiro de 1915. Dom Assis, por iniciativa própria, transferiu sua residência para o seminário.
No dia 21 de agosto de 1914, chegaram a Guaxupé duas irmãs Concepcionistas para instalar uma instituição educacional para meninas e moças. Daí em diante, Dom Assis desenvolveu muitas atividades com o objetivo de organizar o futuro bispado.
Bispo de Guaxupé
Em 3 de fevereiro de 1916, uma quinta-feira, foi criada a Diocese de Guaxupé, e no dia 7 de fevereiro do mesmo ano, o Papa Bento XV nomeou Dom Assis como primeiro bispo de Guaxupé. No dia 28 de maio, sua excelência tomou posse da nova diocese, continuando como administrador apostólico de Pouso Alegre, até a posse do novo bispo dessa diocese. Segundo consta nos arquivos da Cúria Diocesana de Guaxupé, a cerimônia de posse consistiu numa missa, na nova catedral pela manhã, com comunhão geral dos fiéis. À tarde, foi prestada uma homenagem ao bispo, com saudações da população. Às dezoito horas, foi feita a leitura das bulas pontifícias, entoando-se o “Te Deum”, dando-se a bênção solene com o Santíssimo Sacramento.
Após a fundação do bispado, Dom Assis continuou a trabalhar ardorosamente pelo estabelecimento das instituições diocesanas. Conseguiu ajuda das paróquias para a conclusão das obras do prédio destinado à instalação do Seminário e Colégio Diocesano.
Visitou, com frequência e zelo apostólico, as cidades da diocese: pregava, administrava o Sacramento da Confirmação e animava o movimento religioso. Organizou a Cúria Diocesana e o serviço paroquial. Entre os dias 15 e 20 de novembro de 1917, aconteceu, em Guaxupé, a Conferência do Episcopado da Província Eclesiástica de Mariana, a qual pertencia a diocese.
Novas atuações e morte
No dia 2 de agosto de 1918, foi nomeado bispo titular de Diocletianopolis e auxiliar de Dom Silvério Gomes Pimenta, arcebispo de Mariana. Visitou pessoalmente toda a arquidiocese de Mariana e assistiu com carinho e desvelo Dom Silvério, até seus últimos momentos. Em 24 de fevereiro de 1922, recebeu o título de arcebispo titular de Berito. Com a morte de Dom Silvério, Dom Assis transferiu-se para o Rio de Janeiro. No Rio, trabalhou como auxiliar do cardeal Dom Sebastião Leme. Exerceu, entre outras, as funções de capelão do Convento da Ajuda, onde morava, e de professor do Seminário Maior de Niterói. A convite de Dom Duarte Leopoldo e Silva, arcebispo de São Paulo, realizou nessa arquidiocese longas viagens pastorais.
Com a criação da Diocese de Jaboticabal (SP), em 25 de janeiro de 1929, Dom Assis foi nomeado pelo Papa Pio XI, em 31 de julho de 1931, o seu primeiro bispo. Com quase 68 anos de idade, tomou posse da nova diocese, no dia 8 de novembro do mesmo ano, com o título pessoal de arcebispo. Em Jaboticabal, Dom Assis também realizou um fecundo trabalho pastoral.
Em seus últimos anos de vida, Dom Assis morou em São João del Rei, rodeado pelos seus familiares e amigos, em perfeita lucidez. Sua diocese, Jaboticabal, estava sob a imediata administração do bispo coadjutor, Dom José Varani.
Uma das grandes datas da vida de Dom Assis foi o jubileu de ouro de ordenação episcopal, transcorrido no dia 17 de novembro de 1957, em Jaboticabal. Foi um acontecimento ímpar na história eclesiástica brasileira e raro na história da Igreja. Naquela ocasião, seu nome foi inscrito na ordem nacional do mérito.
Faleceu numa terça-feira, 7 de fevereiro de 1961, às 9 horas, em São João del Rei. Estava com 97 anos de idade. O sepultamento aconteceu na Catedral Diocesana da cidade. Posteriormente, seus restos mortais foram transferidos para a Catedral de Nossa Senhora do Carmo, em Jaboticabal, aos pés da Excelsa Mãe que ele tanto amou.