Ottaviano Ubaldini war Protektor der Kamaldulenser und Vallombrosaner. Um 1260 war er Legat in Frankreich, dabei trat er der Einsetzung von Karl von Anjou als König von Sizilien entgegen. Er nahm an der Papstwahl 1261 teil, aus der Urban IV. hervorging. Ferner war er an der Papstwahl 1264–1265 beteiligt, die Clemens IV. auf den Stuhl Petri erhob. Schließlich wurde er bei der Papstwahl 1268–1271, der am längsten dauernden Papstwahl der Kirchengeschichte, Mitglied des sechsköpfigen Komitees, dem "per compromissum" die Papstwahl oblag, und das schließlich Teobaldo Visconti, der sich noch mit dem Heer Eduards I. von England auf dem Siebten Kreuzzug in Palästina befand, zum Papst wählte. Karl von Anjou hielt sich während der gesamten Wahl in Viterbo auf. Ottaviano Ubaldini begleitete nach dessen Ankunft den Elekten, der den Papstnamen Gregor X. annahm, von Viterbo nach Rom.