У травні 1836 року Бантиш-Каменський призначений був губернатором Віленської губернії; тут він звернув увагу на поліпшення богоугодних закладів і госпіталів, на пристрій міст, але в 1838 році був відкликаний і зарахований до Міністерства внутрішніх справ. Потім він був членом ради цього міністерства (1839) і членом департаменту уділів (1840), а в 1841 році призначений в таємні радники.