Am 7. September 1822 wurde er zum Titularerzbischof "pro hac vice" von "Nazianzus" ernannt. Die Bischofsweihe spendete ihm am 8. Dezember 1822 in der Kirche der Benediktiner auf dem Campo Marzio in Rom Kardinal Pietro Francesco Galleffi; Mitkonsekratoren waren die Kurienerzbischöfe Giovanni Francesco Falzacappa und Giuseppe Della Porta Rodiani. Am 21. Januar 1823 wurde Giacomo Filippo Fransoni zum Apostolischen Nuntius in Portugal ernannt. Am 2. Oktober 1826 wurde er von Papst Leo XII. als Kardinalpriester von "Santa Maria in Aracoeli" in das Kardinalskollegium aufgenommen. Er nahm am Konklave 1829 teil, das Pius VIII. zum Papst wählte. Ferner war Kardinal Fransoni Teilnehmer des Konklave 1830–1831, das Gregor XVI. zum Papst erhob. Am 21. November 1834 wurde Fransoni zum Präfekten der Kongregation "De Propaganda Fide" ernannt. Er war Teilnehmer des Konklave 1846, aus dem Pius IX. als Papst hervorging. Fransoni wechselte am 28. September 1855 zur Titelkirche "San Lorenzo in Lucina".