życie uratowała mu interwencja oficerów rosyjskich. Rok później został przeniesiony na katedrę nicejską, pozostał na niej przez sześć lat, po czym po raz drugi objął zarząd metropolii adrianopolskiej.
W 1887 został wybrany na patriarchę Konstantynopola. Jego elekcja odbyła się w kontrowersyjnych okolicznościach. Kandydaturę Dionizego wspierał premier Grecji Charilaos Trikupis oraz greccy nacjonaliści. Znaczna część wiernych – Greków żyjących w Konstantynopolu – życzyła sobie jednak, by na tron patriarszy powrócił Joachim III, który zrezygnował z urzędu w 1880. Niechętna kandydaturze metropolity nicejskiego była również dyplomacja rosyjska. Dionizy został intronizowany na urząd 26 stycznia 1887.
Głównym problemem Patriarchatu w okresie sprawowania urzędu przez Dionizego była kwestia walki o zachowanie dotychczasowych rozwiązań prawnych dotyczących chrześcijan w Imperium Osmańskim. W 1890 patriarcha zaprotestował przeciwko coraz częstszym przypadkom wtrącania się władz tureckich w funkcjonowanie szkół greckich oraz stawianiu świeckich Greków oraz greckich kapłanów prawosławnych przed sądami tureckimi zamiast kierowania ich spraw do odrębnych sądów. Dionizy V sprzeciwiał się również rozwojowi Egzarchatu Bułgarskiego, w szczególności protestował przeciwko decyzjom sułtana zezwalającym Bułgarom na tworzenie biskupstw w Macedonii.