Kết thúc việc học tập tại Đại chủng viện, Bùi Chu Tạo được Giám mục Gioan Baotixita Nguyễn Bá Tòng phong chức linh mục tại Phát Diệm ngày 13 tháng 3 năm 1937. Sau khi được truyền chức, tân linh mục Tạo được chọn làm phó xứ Khiết Kỷ, nhưng chỉ được một tuần thì lại bổ nhiệm làm giáo sư tại Tiểu chủng viện Phúc Nhạc. Năm 1946, ông được bổ nhiệm giữ vai trò linh hướng Đại chủng viện Thượng Kiệm.[8][9] Từ năm 1951, linh mục Bùi Chu Tạo đau bệnh và được cho dưỡng bệnh tại đền Đức Mẹ Cứu Giúp.[8] Sau năm 1954, ông về nhận nhiệm sở tại Tam Châu, quê hương ông,[9] cùng kiêm nhiệm thêm vị trí quản nhiệm tại các giáo xứ Gia Lạc, Nam Biên, Hiếu Thuận và Phúc Hải.[8]

Ngày 30 tháng 11 năm 1956, Tòa Thánh chính thức bổ nhiệm đảm trách vai trì linh mục Giám quản Tông tòa Phát Diệm giữa lúc giáo phận Phát Diệm đầy biến cố phức tạp, giám mục Đại diện Tông Tòa Tađêô Lê Hữu Từ đã di cư vào Nam. Cuộc di cư 1954 để lại trong giáo phận những khoảng trống: số linh mục di cư phần lớn, số lượng giáo dân cũng di cư hơn một nửa: giáo dân còn 50.000 trên tổng số 110.000, linh mục còn 34 trên tổng số 158 cùng với một số rất ít thầy giảng và nữ tu.[9] Con số thống kê khác cho rằng, sau di cư 1954, Địa phận Phát Diệm còn lại 58.900 giáo dân trên 138.900, linh mục còn 33 trên tổng số 152.[8] Ông chính thức rời giáo xứ Tam Châu, nhậm chức Giám quản vào ngày 25 tháng 1 năm 1957.[9]

Trong Thư Chung đầu tiên gửi toàn Địa phận đề ngày 25 tháng 1 năm 1957, Bùi Chu Tạo cho biết, ông biết mình kèm tài và sức yếu nên đã hết lời từ chối quyết định của Tòa Thánh. Tuy vậy, cuối cùng ông cũng phải tuân theo chỉ thị. Trong thư, ông cũng đề cập đến niềm tin vào việc quản lý địa phận thông qua việc ví địa phận với con thuyền chở Giêsu cùng đoàn chiên và tin tưởng với bất kỳ tay lái tàu nào cũng an lòng vì có Chúa ở bên.[7]

Sau khi trở thành giám quản Phát Diệm, Bùi Chu Tạo bổ nhiệm linh mục Phaolô Nguyễn Quang Thiều làm thư kí. Linh mục Thiều cùng vị giám quản quyết định thực hiện các chuyến thăm mục vụ một số giáo xứ trong địa phận Phát Diệm. Cũng trong dịp này, Bùi Chu Tạo yêu cầu linh mục Thiều nói rõ quan điểm về Uỷ ban liên lạc toàn quốc những người Công giáo Việt Nam yêu tổ quốc yêu Hòa bình. Sau khi thực hiện đề nghị này, nhà cấm quyền quyết định không chấp nhận cho linh mục Thiều đi cùng giám quản Bùi Chu Tạo.[10] Sau làn sóng di cư, việc quản trị Địa phận càng thêm khó khăn khi thiếu hụt giáo sĩ, Đại Chủng viện Thượng Kiệm bị giải thể, dòng Mến Thánh Giá Phát Diệm di cư phần lớn. Nhận thấy điều này, linh mục Giám quản Bùi Chu Tạo quyết định gửi các chủng sinh đi học ở Hà Nội; nhận lớp đệ tử mới vào Nhà Thử, Nhà Tập cho Hội dòng Mến Thánh Giá Phát Diệm coi sóc, bày tỏ lập trường quan tâm chăm sóc đến giáo dân. Những việc linh mục Tạo làm gây ấn tượng với Khâm sứ Tòa Thánh John Dooley, và ông này đã quyết định chọn và xin Tòa Thánh bổ nhiệm Bùi Chu Tạo làm giám mục.[8]