In seinem ersten Konsistorium am 27. Juli 1829 kreierte Papst Pius VIII. Cesare Nembrini Pironi Gonzaga zum Kardinalpriester, er war "prima creatura" des neugewählten Papstes. Am 30. Juli desselben Jahres empfing er den roten Hut und am 28. September 1829 wurde ihm "Sant’Anastasia" als Titelkirche übertragen. Als Kardinal nahm Cesare Nembrini Pironi Gonzaga am Konklave 1830–1831 teil, das Gregor XVI. zum Papst wählte.