Im Konsistorium vom 9. Juni 1604 erhob Clemens VIII. ihn zum Kardinalpriester, den roten Hut und die Titelkirche "Santo Stefano al Monte Celio" empfing Kardinal Sannesio am 25. Juni desselben Jahres. Er nahm am ersten Konklave 1605 teil, das Papst Leo XI. wählte, sowie am zweiten Konklave desselben Jahres, aus dem Paul V. als Papst hervorging.