Подыскивая людей для моравской миссии, император и патриарх сразу вспомнили о Константине и Мефодий. Когда братьев попросили отправиться учителями в Моравию, они ответили согласием и тотчас приступили к работе над славянской азбукой. Это дело, как свидетельствуют авторы их «Житий», заняло совсем немного времени.
Вскоре азбука из 38 букв, на основе греческого скорописного письма, была составлена.
Покончив с этим делом, братья в 863 г. отбыли в Моравию и были приняты там с великой честью Успех миссии превзошел всякие ожидания. Проповеди Константина и Мефодия на понятном, родном языке очень полюбились славянам — они толпами стекались слушать братьев и тысячами принимали от них крещение. Вскоре Константин и Мефодий перевели на славянский язык литургию, а также отдельные части Священного Писания. (К 867 г. были переведены Евангелие, Псалтирь и некоторые церковные службы.) При миссии была основана школа Ростислав собрал в нее много отроков, которые постигали там грамоту и христианское вероучение.
Тогда же началось строительство церквей, и через год была окончена первая — в Оломуце.
Латинские и немецкие архиереи с большим неудовольствием наблюдали за деятельностью Константина и Мефодия. Жалобы и доносы на них поступали в Рим едва ли не с первых дней их служения. Особенно много нареканий вызывало практикуемое ими богослужение на славянском языке. В этом видели настоящую ересь, ибо считалось, что Бога можно славить только на трех языках: еврейском, греческом и латинском. Поскольку речь шла о всеобщем предубеждении, обвинения не казались пустыми. Братья решили заручиться поддержкой папы и в 867 г. отправились в Рим.
Еще загодя было объявлено, что они везут с собой обретенные в Крыму мощи св. Климента. Это обстоятельство не в последнюю очередь обеспечило успех всей поездки. Папа Адриан II принял греческих миссионеров с большой торжественностью и без всяких колебаний поддержал все их начинания. Жития Константина и Мефодия сообщают, что папа велел своим епископам посвящать прибывших вместе с ними учеников-славян; в церкви Св. Петра отслужили на славянском языке литургию, а в церкви Св. Павла — всенощную. Этими событиями завершилось миссионерское служение Константина. Находясь в Риме, он заболел и, предвидя скорую кончину, принял схиму (только тогда, за несколько дней до смерти, он получил имя Кирилл, под которым вошел в историю). Умер Кирилл в феврале 869 г. и был погребен в римской церкви Св. Климента.
Похоронив брата, Мефодий один продолжил начатое ими дело. Как раз в это время паннонский князь Коцела обратился к папе с просьбой прислать ему христианских проповедников. Папа отправил в Паннонию Мефодия, предварительно посвятив его в епископы. Исполнив возложенное на него поручение, Мефодий решил ехать из Паннонии в Великую Моравию, где за три истекших года произошли значительные перемены. Князь Ростислав уже был свергнут. К власти с помощью немцев пришел его родственник Святополк. Он встретил Мефодия недружелюбно и спустя короткое время передал его в руки немецких епископов, давно добивавшихся над ним суда.
Процесс над Мефодием начался в 870 г. в Регенсбурге и проходил, как можно понять, в тайне от Рима. Прежде всего в вину греческому миссионеру поставили, что он ведет проповедь на немецких землях. Это обвинение (которое, по сути, являлось главным, ибо все остальные придумывались только для видимости) с формальной точки зрения было легко опровергнуто. «Если бы я знал, что она ваша, — отвечал Мефодий, — то перестал бы это делать, но она принадлежит св. Петру (то есть подчиняется римскому престолу)». У немецких епископов не было никаких законных оснований чинить препятствия Мефодию, который к тому же был рукоположен в епископы самим папой. Было очевидно, что неудовольствие их вызвано прежде всего политическими мотивами, в жертву которым они готовы принести даже дело обращения язычников Мефодий не замедлил упрекнуть в этом своих судей. «Если вы, — сказал он, — из-за алчности и кровожадности, вопреки канонам, переступаете старые границы и запрещаете учение Божие в этих местах, то бойтесь! Ибо, стараясь черепом из кости пробить железную гору, вы проломите его». «Раз ты говоришь так остро и зло, — сказали ему, — то поплатишься за это». «Говорю я истину перед царями, — возразил Мефодий, — и не стыжусь, а вы поступайте со мной как знаете. Я не лучше тех, кто, говоря истину, в мучениях освободились от этой жизни». Спор был очень горячий, врагов было много, но Мефодий, человек речистый и острый на язык, умел отвечать им всем. Когда король Людовик II Немецкий, присутствовавший на заседании, насмехаясь над подсудимым, заметил: «Не мучьте моего Мефодия, поелику вспотел он как у печки», Мефодий отвечал: «Так-так, господин мой, — однажды люди встретили одного философа и спросили его, почему он вспотел. А он ответил: «Спорил с дураками».