Am 28. Juni 1991 nahm ihn Papst Johannes Paul II. als Kardinalpriester mit der Titelkirche "San Giuseppe all’Aurelio" in das Kardinalskollegium auf. Mit der Erhebung des Bistums Berlin zum Erzbistum am 27. Juni 1994 wurde Sterzinsky erster Erzbischof von Berlin und Metropolit der Berliner Kirchenprovinz. Am Konklave im Jahr 2005 nahm Kardinal Sterzinsky als wahlberechtigter Kardinal teil.