บรรพชาเป็นสามเณร เมื่อวันที่ ๒๒ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๔๖๑ ณ วัดมหาธาตุยุวราชรังสฤษฎิ์ โดยมี สมเด็จพระวันรัต (เฮง เขมจารี ป.ธ.๙) ขณะดำรงสมณศักดิ์ที่พระธรรมไตรโลกาจารย์ เป็นพระอุปัชฌาย์

     อุปสมบทเป็นพระภิกษุ เมื่อวันที่ ๒๓ มิถุนายน พ.ศ. ๒๔๖๔ ณ วัดเบญจมบพิตรดุสิตวนาราม โดยมี สมเด็จพระวันรัต (จ่าย ปุณฺณทตฺโต) เป็นพระอุปัชฌาย์ พระธรรมวโรดม (โชติ ธมฺมปฺปชฺโชติโก) สมเด็จพระอริยวงศาคตญาณ สมเด็จพระสังฆราช (ปลด กิตฺติโสภโณ) เป็นคู่พระกรรมวาจาจารย์

     พระอุบาลีคุณูปมาจารย์ ได้ก่อตั้งโรงเรียนพระปริยัติธรรมขึ้นที่วัดพระบาทมิ่งเมืองและวัดพระสิงห์และสร้างโรงเรียนธรรมราชศึกษานอกจากนี้ท่านยังให้ความสำคัญกับการศึกษาวรรณกรรมล้านนา จึงได้ชำระเทศน์มหาชาติฉบับภาษาล้านนาแล้วจัดพิมพ์เป็นภาษาไทย โดยสำนักพิมพ์ ส. ธรรมภักดี ตั้งชื่อว่า "มหาชาติฉบับสร้อยสังกร" และยังเรียบเรียง "หลักภาษาไทยพายัพ" ซึ่งเนื้อหาประกอบด้วยพจนานุกรมภาษาไทยกลาง-ภาษาไทยถิ่นเหนือ และแบบเรียนภาษาล้านนา