Екатерина, видимо, уже успела к этому времени заметить особенную склонность Потемкина к религиозным вопросам и чтению духовных книг, она знала о его тесном общении с митрополитом Платоном (Левшиным), архиепископом Амвросием (Зертис-Каменским) и другими представителями высшего духовенства, а обер-прокурор Синода И.И. Мелиссино был директором Московского университета в годы учения там Потемкина и привозил лучших учеников в 175 7 г. ко двору в Санкт-Петербург. Для Потемкина открылась прекрасная возможность: сквозь призму церковного управления познакомиться с системой всего государственного устройства.

Екатерина II прекрасно осознавала, что для действительного, фактического влияния государства на Синод, а через него и на всю церковную жизнь недостаточно одного назначения обер-прокурора из числа лиц, вполне разделявших взгляды и намерения императрицы, а необходимо и предварительное основательное практическое знакомство предполагаемого преемника И.И. Мелиссино — Потемкина. Некоторые историки церкви рассматривали должность Потемкина как первый шаг к его назначению обер-прокурором. Учитывала императрица при назначении Потемкина и необходимость облегчить тяжелый труд нового обер-прокурора, особенно принимая во внимание происходившую в то время в высшей степени сложную разработку вопроса о предстоявшей секуляризации церковных имений.

С учетом требований, предъявлявшихся Потемкину, Екатериной была составлена специальная инструкция для него. Это подтверждает, что способности его были оценены значительно раньше, чем многие личные качества. Екатерине, только начинающей претворять в жизнь свой образ «просвещенного» государства, нужны были верные и преданные люди на различных постах. Пост, предложенный Григорию Потемкину, видимо, был важен для нее, если императрица сама занялась составлением инструкции. Она гласила:

«Из указа, даннаго об вас святейшему Синоду, хотя вам уже известно, с каким намерением определены вы в сие место, однако ж, для точнейшего вам в поступках ваших наставления, особенно предписываем мы вам еще нижеследующие:

1. Для лучшаго понятия дел, по сему месту производящихся, и дабы вы разсуждения ваши об оных, с хорошим основанием располагать могли, надлежит вам знать всемерно к духовному сему правительству принадлежащия узаконения, и для того приобресть себе достаточное сведение о поставленных Вселенскими и поместными соборами правилах святых отец, о Духовном регламенте, о касающихся до разных по духовным делам учреждений именных указов, о штате духовном и о всем прочем, что к сему принадлежит.

2. Сверх обыкновеннаго времени собрания и присутствия членов синодальных, не безполезно вам поставлять себе за должность, для лучшаго приобучения вашего, приезжать в Синод и без собрания в такие часы, в какие вам разсудится.

3. Заблаговременно справясь, какие дела на утро готовятся к докладу, причитывайте оныя со вниманием и делайте для себя ясныя примечания, дабы при случае могли вы — или разсуждения судейския точнее понимать, или, ежели что пропускается при докладах и разсуждениях, с благопристойностью припа-мятовать.

4. С крайним прилежанием внимать вы должны, какия приказываются резолюции, и по выходе членов или после полудня заставливать перед собою читать протоколы, так ли тот, кто протокол держал, оныя резолюции понял и то ли написал.

5. Когда определенно о деле важном поднесть нам доклад, тогда стараться, для лучшей своей приобычке, сочинять иногда оные вам самим, равно как и всякия иныя сочинения, а наипаче, которыя в народ за нашим подписанием издаются или синодским.

6. Во время отсутствия или болезни обер-прокурора долг вы имеете нам докладывать по всяким делам и наши по всяким делам и наши по оным повеления в Синоде записывать. Словом всему тому, что содействием вашим к облегчению порядочнаго дел течения, а притом и к лучшему оных познанию вашему служить может, должны вы со всяким радением приобучаться, ожидая нашей за то апробации и милости».

Сохранились журналы заседаний Синода, на основе которых можно получить представление о круге вопросов, решаемых с участием Потемкина. Его работа продолжалась и в 1766 г. 25 октября он прибыл в Синод в 11 утра и был до 13 часов, в это время слушались дела, связанные с решением типографских вопросов, затем следственное дело о священнослужителях, имеющих «волшебные тетрадки», т.е. рукописи с описанием магических обрядов. 11 октября Потемкин находился на заседании всего один час, с 12 до 13 часов, именно в это время обсуждалось строительство нового семинарского здания в Казани вместо сгоревшего и доношение Берг-коллегии о краже серы. 8 декабря он прибыл в Синод в 12 часов и участвовал в слушании дел: о посылке ведомостей в Академию наук для составления адрес-календарей, исправлении чина об отправлении в неделю православной церемонии, о грузинском архиепископе Зеноне.

Столь скудные сведения о службе Потемкина в Синоде свидетельствуют, что первый опыт практической подготовки правительственных чиновников для замещения обер-прокурорской должности оказался не столь удачным, как на это рассчитывала Екатерина II. Хотя скорее она увидела в Потемкине более глубокий потенциал, чем должность обер-прокурора, и не очень настаивала на тщательном исполнении инструкции, а сам Григорий окончательно решил, что карьера на духовном поприще не для него.

Одновременно со службой в Синоде Потемкин продолжал исправлять свои полковые обязанности. 31 декабря 1765 г. он был произведен в поручики, правил казначейскую должность и был назначен в полку для смотрения у шитья вновь «строившихся» вседневных мундиров, в 1766 г. за увольнением в отпуск ротмистра Мельгунова командовал 9-й ротой.