Доклад получил высокую оценку епископа Ташкентского Иннокентия. «Доктор, вам надо быть священником», – сказал он Войно-Ясенецкому. "У меня не было и мыслей о священстве, – вспоминал Владыка Лука, – но слова Преосвященного Иннокентия я принял как Божий призыв архиерейскими устами, и минуты не размышляя: «Хорошо, Владыко! Буду священником, если это угодно Богу!» В 1921 году Валентин Феликсович был рукоположен в диаконы, а через неделю, в день Сретения Господня, Преосвященный Иннокентий совершил его рукоположение во иереи. Отец Валентин был определен в ташкентский собор, с возложением на него обязанности проповедовать. В священном сане Войно-Ясенецкий не перестает оперировать и читать лекции. В октябре 1922 года он активно участвует в первом научном съезде врачей Туркестана.

Волна обновленчества 1923 года доходит и до Ташкента. Епископ Иннокентий покинул город, не передав никому кафедру. Тогда отец Валентин вместе с протоиереем Михаилом Андреевым приняли управление епархией, объединили всех оставшихся верными священников и церковных старост и устроили с разрешения ГПУ съезд.

В 1923 году отец Валентин принимает монашеский постриг. Преосвященный Андрей, епископ Ухтомский, намеревался дать отцу Валентину при постриге имя целителя Пантелеймона, но, побывав на литургии, совершенной постригаемым, и послушав его проповедь, остановился на имени апостола, евангелиста, врача и художника св. Луки. 30 мая того же года иеромонах Лука был тайно хиротонисан во епископа в церкви св. Николая Мир Ликийских города Пенджикента епископом Волховским Даниилом и епископом Суздальским Василием. На хиротонии присутствовал ссыльный священник Валентин Свендицкий. Преосвященный Лука был назначен епископом Туркестанским.

10 июня 1923 года епископ Лука был арестован как сторонник Патриарха Тихона. Ему предъявили нелепое обвинение: сношения с оренбургскими контрреволюционными казаками и связь с англичанами. В тюрьме ташкентского ГПУ Владыка Лука закончил свой, впоследствии ставший знаменитым, труд «Очерки гнойной хирургии». В августе его отправили в московское ГПУ.