Episkopat 8 grudnia 1943 papież Pius XII mianował go wikariuszem apostolskim Junnanu oraz biskupem tytularnym bidyjskim. 19 marca 1944 w Guiyangu przyjął sakrę biskupią z rąk wikariusza apostolskiego Guiyangu Jeana Larrarta MEP. Współkonsekratorami byli wikariusz apostolski Chongqingu Louis-Gabriel-Xavier Jantzen MEP oraz wikariusz apostolski Anlongu Alexandre-François-Marie Carlo MEP.
W wyniku reorganizacji chińskich struktur kościelnych dokonanych przez Piusa XII bullą Quotidie Nos, 11 kwietnia 1946 wikariat apostolski Junnanu podniesiono do rangi archidiecezji i stolicy metropolii oraz zmieniono nazwę. Tym samym Derouineau został arcybiskupem Kunmingu. W okresie jego pontyfikatu archidiecezja Kunmingu uznawana była za trudną do prowadzenia apostolstwa, ze względu na zróżnicowaną etnicznie i językowo populację oraz rozległość terytorium. Zamieszkiwało ją ok. 8-10 mln ludzi, z czego katolicy stanowili promil populacji (ok. 10 000 osób).
Abp Derouineau odwiedził wszystkie podległe mu placówki duszpasterskie. Dbał o rozwój duchowny swoich księży, sprowadzając wyspecjalizowanych kaznodziejów, aby prowadzili coroczne rekolekcje. Troszczył się o najbiedniejszych, m.in.