更兼任为桑坦德教区宗座署理。1994年7月28日，任命为华伦西亚总教区总主教。直到2014年8月28日安多尼·玛利亚·罗乌科·巴雷拉枢机荣休，奥索罗·西耶拉接替出任马德里总教区正权总主教。同年10月25日正式就任。2016年6月9日，圣座成立西班牙东方礼教长区，并由奥索罗·西耶拉兼任为教长。2016年10月9日，时任教宗方济各在三钟经中宣布，将于同年11月19日擢升奥索罗·西耶拉为司铎级枢机。