Wiederum zwölf Jahre später nahm ihn Papst Gregor XVI. im Konsistorium vom 12. Februar 1838 in das Kardinalskollegium auf und übertrug dem neuen Kardinalpriester, nachdem dieser drei Tage später, am 15. Februar 1838, Kardinalsring und Birett empfangen hatte, die Titelkirche "San Marcello". Im Jahr 1846 nahm Kardinal Falconieri Mellini am diesjährigen Konklave teil, in welchem Papst Pius IX. gewählt wurde.