1998年1月18日，圣座宣布擢升单国玺为枢机，同年2月21日于梵蒂冈接受教宗晋封，成为第一位以台湾主教身分担任枢机者，领圣基所恭圣殿司铎衔；在此之前只有南京总主教于斌在来台后升任枢机。担任高雄主教时，积极筹划于高雄市杉林区建设结合会展、福传与社福功能的真福山社福园区。2006年1月5日，圣座公佈教宗本笃十六世批准83岁的单国玺退休，卸下教区主教职务。
意在退休.在花莲担任主教十年了，单国玺自述：公务人员最晚六十五岁退休。我那个时候给教宗若望保禄写信，我能够想到的，为教会