Konsekratorem abp. Gądeckiego 25 lutego 1992 r. w katedrze gnieźnieńskiej był prymas Polski kard. Józef Glemp. W ten sposób w linii sukcesji apostolskiej znaleźli się m.in. kardynałowie Stefan Wyszyński, August Hlond i Aleksander Kakowski. Biskup Gądecki otrzymał stolicę tytularną Rubiconu.

Dziesięć pierwszych lat posługi biskupiej Stanisława Gądeckiego przypadło w Gnieźnie, gdzie był biskupem pomocniczym. Od 1992 r. bp Gądecki był członkiem Rady Programowej Katolickiej Agencji Informacyjnej. W 1994 r. został przewodniczącym Komisji Episkopatu Polski ds. Dialogu z Judaizmem, stając się inicjatorem Dnia Judaizmu w Kościele katolickim w Polsce. W 1995 r. Jan Paweł II mianował go konsultorem Papieskiej Komisji ds. Religijnych Relacji z Żydami.

28 marca 2002 r. został mianowany przez papieża Jana Pawła II arcybiskupem metropolitą poznańskim. Od 2004 r. był wiceprzewodniczącym Konferencji Episkopatu Polski, a od 2014 r. jest przewodniczącym tego gremium. Papież Franciszek w 2014 r. mianował też abp. Gądeckiego członkiem Kongregacji Nauki Wiary. Bierze również udział w pracach Rady Konferencji Episkopatów Europy.