Da das Erzbistum Quito ein traditionell mit der Kardinalswürde verbundener Bischofssitz ist, wurde Pablo Muñoz Vega am 28. April 1969 von Paul VI. als Kardinalpriester mit der römischen Titelkirche "San Roberto Bellarmino" in das Kardinalskollegium aufgenommen. Er nahm 1978 jeweils im August und Oktober am Konklave teil.