Papst Pius XI. bestimmte Carlo Cremonesi neben seinen Aufgaben an der Kurie im Jahre 1926 zudem zum Prälaten der neuerrichteten Territorialprälatur Beatissima Vergine Maria del Santissimo Rosario, die er bis 1928 leitete. Am 16. Dezember 1935 nahm er ihn als Kardinalpriester mit der Titelkirche "San Lorenzo in Lucina" in das Kardinalskollegium auf und nahm gleichzeitig seinen Rücktritt vom Amt des Päpstlichen Almoseniers an. Carlo Cremonesi nahm am Konklave des Jahres 1939 teil.