Im Konsistorium vom 2. September 1686 kreierte Papst Innozenz XI. ihn zum Kardinalpriester, zur Verleihung des Kardinalshutes und einer Titelkirche kam es allerdings nicht mehr. Angelo Maria Ranuzzi wurde zwar noch am 17. Mai 1688 zum Erzbischof von Bologna ernannt, er starb jedoch auf der Reise zum Konklave 1689 in Fano. Beigesetzt wurde er in der dortigen Kathedrale. Seine umfangreiche Bibliothek hinterließ er seinem Neffen, dem Grafen Ranuzzi.