Carlo Giuseppe Filippa della Martiniana war Teilnehmer am Konklave 1799–1800, das Pius VII. zum Papst wählte. Von diesem erhielt er am 28. März 1800 den Kardinalshut und am 2. April desselben Jahres "San Callisto" als Titelkirche. Er war Mitglied der Kongregation für die kirchliche Immunität, der Ritenkongregation sowie der Kongregation für Ablässe und die heiligen Reliquien. Eine Besprechung zwischen ihm und Napoléon Bonaparte im Jahr 1800 bildete den Auftakt für eine Kehrtwende in der französischen Kirchenpolitik, die in das Konkordat von 1801 mündete.