พระเจ้ากาวิโลรสสุริยวงศ์ ทรงปกครองนครเชียงใหม่ และทำนุบำรุงศาสนาอย่างสม่ำเสมอ ทั้งยังทรงจัดสร้างระฆังชุดใหญ่น้ำหนักทอง 2,095,600 ตำลึง ถวายแด่วัดพระธาตุดอยสุเทพ ในปี พ.ศ. 2403 และเป็นผู้จัดตั้งข้อบัญญัติสำหรับการพิจารณาพิพากษาคดีความ ณ เค้าสนามหลวง[2]

ในปี พ.ศ. 2406 กลุ่มเจ้านายฝ่ายเหนือรวมหัวกันกล่าวโทษพระเจ้ากาวิโลรสสุริยวงศ์ ว่าพระเจ้ากาวิโลรสสุริยวงศ์เอาใจออกห่างกรุงเทพ โดยทรงถวายสิ่งของต่อกษัตริย์พม่าและกษัตริย์พม่าก็ถวายสิ่งของตอบ ทางกรุงเทพได้เรียกตัวพระองค์มาทำการชี้แจง พระเจ้ากาวิโลรสได้เสด็จลงกรุงเทพพร้อมพระญาติ แต่ด้วยไหวพริบของพระองค์ พระเจ้ากาวิโลรสถือโอกาสพาตัวเจ้าเมืองหมอกใหม่เข้าถวายต้นไม้เงินต้นไม้ทองเป็นข้าขอบขันฑสีมากรุงเทพ นับเป็นการพลิกวิกฤตเป็นโอกาส

ในนิพนธ์เรื่อง เครื่องม้าอะแซหวุ่นกี้ ของกรมพระยาดำรงราชานุภาพระบุว่า พระเจ้ากาวิโลรสทรงถวายสมบัติเครื่องยศจากกษัตริย์พม่าแก่รัชกาลที่ 4 แต่ถูกปฏิเสธ ในเวลานั้นมีมหรสพสมโภชพระราชธิดาพอดี พระเจ้ากาวิโลรสจึงถวายสร้อยนั้นสมโภชพระราชธิดา เป็นเหตุให้รัชกาลที่ 4 ทรงตั้งพระนามพระราชธิดาองค์นั้นว่า "พระองค์เจ้าพวงสร้อยสอางค์"

ใน พงศาวดารโยนก ระบุว่า บรรดาสิ่งของเครื่องยศจากกษัตริย์พม่ามีแหวนและผ้าด้วย โดยรัชกาลที่ 4 ทรงรับแหวนทับทิมไว้วงเดียวเพื่อรักษาน้ำใจ และจากการสอบสวนพบว่า "พระเจ้ากาวิโลรสสุริยวงศ์ยังหามีความผิดเปนข้อใหญ่ไม่ ขอพระราชทานให้กลับขึ้นไปรักษาอาณาเขตปกครองญาติพี่น้องบุตรหลาน ทำราชการฉลองพระเดชพระคุณสืบไป..."[6] เห็นได้ว่าแม้สยามจะมีโอกาสเข้าแทรกแทรงล้านนาเพื่อลดอำนาจของเจ้านาย แต่ก็ไม่อาจทำการอย่างผลีผลามเพราะพระเจ้ากาวิโลรสเป็นพระเจ้าประเทศราชที่ทรงอำนาจ

ในด้านการปกครองทรงเข้มแข็งเป็นที่เกรงขาม แม้แต่รัฐบาลสยามก็ยังมิอาจล่วงเกินกิจการภายในของนครเชียงใหม่ได้ แต่พระเจ้ากาวิโรรสฯ ก็มิได้โปรดให้มีการเผยแพร่ศาสนาอื่นในนครเชียงใหม่ และได้ทรงสั่งประหารชีวิตคริสต์ศาสนิกชน 2 คน ในปี พ.ศ. 2411

พระเจ้ากาวิโลรสสุริยวงศ์ เป็นผู้น้อมเกล้าฯ ถวายพระเศวตวรวรรณ เป็นช้างในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ เมื่อปี พ.ศ. 2412[7]