Staroslovenčina počas veľkomoravskej misie získala veľa prvkov západoslovanských (od 10. stor. slovenských a moravských) nárečí používaných na Veľkej Morave. Napríklad vtedajšia verzia hlaholiky obsahuje aj jedno písmeno (hlásku dz), ktorá sa vtedy používala len území dnešného Slovenska.

Počas misie na Veľkej Morave potom solúnski bratia preložili do staroslovienčiny celú bibliu, ale aj liturgické texty a mnohé iné. Konštantín napísal prvú slovanskú báseň Proglas. Takisto preložili a upravili byzantské občianske zákony a vzniknutý Zakon sudnyj ljudem bol nielen občianskym zákonníkom Veľkej Moravy, ale aj prvým zákonníkom v slovanskom jazyku. Vďaka tejto činnosti sa bratia považujú za zakladateľov slovanskej literatúry.

Od začiatku svojho pobytu na Veľkej Morave museli čeliť kritike bavorských (čiže východofranských) kňazov, predstaviteľov západného (čiže nie byzantského) kresťanstva, ktorí sa obávali, že stratia v krajine vplyv. Roku 863 Konštantín založil tzv. Veľkomoravské učilište, v ktorom sa vychovávali budúci slovanskí kňazi a administratívni pracovníci, a ktoré sa stalo centrom slovanskej literatúry. Roku 885 mali asi 200 absolventov. Poloha účilišťa je neznáma, ale podľa archeologických nálezov existovala cirkevná škola na hrade Devín. Vedúcim učilišťa bol Konštantín.

Cesta do Ríma (867-869)

Keďže obaja bratia pochádzali z Byzantskej ríše, no Veľká Morava spadal do cirkevnej sféry Ríma (pápeža), vybrali sa roku 867 so súhlasom veľkomoravských panovníkov Rastislava (v dnešnej Morave) a Svätopluka (v Nitrianskom kniežatstve, čiže dnešnom Slovensku) do Ríma, aby získali súhlas pápeža k používaniu staroslovienčiny ako liturgického jazyka. Cestou do Ríma sa v lete zastavili v Blatenskom kniežatstve kniežaťa Koceľa, Pribinovho syna, a krátku dobu tam vyučovali.

Roku 867 celú ich veľkomoravskú misiu schválil pápež. Vo februári 868 v Ríme vysvätil biskup Formozus za kňazov Metoda a troch žiakov solúnskych bratov (z dnešného Slovenska pochádzajúceho Gorazda a Juhoslovanov Klimenta a Nauma) a dvoch z nich urobili diakonmi. V marci 868 pápež napokon povolil aj slovanský liturgický jazyk (staroslovienčinu) ako štvrtý jazyk západnej cirkvi popri latinčine, gréčtine a hebrejčine, čo neskôr žiaden pápež až do 20. storočia nezopakoval. Vo februári 869 Konštantín v Ríme zomrel a krátko predtým azda prijal rehoľné meno „Cyril“.

Metod arcibiskupom Veľkej Moravy (870 - 885)

Roku 869 poslali Metoda z Ríma s listom určeným slovanským kniežatám Rastislav (približne dnešná Morava), Svätopluk (približne dnešné Slovensko) a Koceľovi (približne dnešné juhozápadné Maďarsko). List obsahoval poverenie Metodovi, aby vyučoval a prekladal vo Veľkomoravskom učilišti. Keďže však bavorskí kňazi nechceli súhlasiť so schválením aktivít solúnskych bratov, vymenoval pápež trocha neskôr (začiatkom roka 870) na popud Koceľa Metoda za arcibiskupa Panónie a Veľkej Moravy, čím Veľkú Moravu vyňal spod cirkevnej sféry Bavorska. Na Veľkej Morave takto vzniklo prvé slovanské arcibiskupstvo a Metod bol jeho prvým biskupom.

Cestou späť na Veľkú Moravu na jar roku 870 však nového arcibiskupa na rozkaz bavorských biskupov zajali, uväznili a mučili v Bavorsku (okrajová súčasť Východofranskej ríše). Až keď Veľká Morava roku 872 porazila Východofranskú ríšu (pozri vyššie), odvážil sa Rím Metodovi pomôcť. V máji 873 sa príslušné rokovania medzi Rímom a Ľudovítom Nemcom skončili s nasledujúcim výsledkom:

•Panónia, okrem Sirmia (dnes Sremská Mitrovica) a malého územia medzi Balatonom a ústím Hronu), bola vyňatá z Metodovej pôsobnosti a prenechaná bavorským biskupom
•Znova sa zakázalo používanie staroslovienčiny počas liturgie (okrem predčítania z biblie).
•Metoda prepustili, vrátil sa na Veľkú Moravu a bolo mu zaručené, že bude môcť nerušene pracovať najmenej do konca roku 877
•Veľkomoravské učilište začalo pod Metodovým vedením opäť pracovať.

Po roku 874 často Metoda u Svätopluka a pápeža ohovárali vodcovia latinského kléru pôsobiaceho vo Veľkej Morave - Ján Benátsky (zároveň Svätoplukov poradca) a Wiching (Viching; švábsky benediktínsky mních). Vyvolali tak početné spory. Približne v tom istom čase (879/880) sa Veľká Morava prvýkrát pokúsila rozdeliť svoje územie na diecézy. Jediné známe biskupstvo arcibiskupa Metoda vzniklo v Nitre. Jeho biskupom sa stal Wiching, ku ktorého vymenovaniu Svätopluka prehovorili predstavitelia latinského kléru na Veľkej Morave.