Pierbenedetti wurde 1577 Bischof von Martirano. Die Bischofsweihe spendete ihm Kardinal Felice Peretti. Am 20. Dezember 1589 ernannte ihn Papst Sixtus V. zum Kardinalpriester und verlieh ihm am 15. Januar 1590 die Titelkirche "Santi Marcellino e Pietro". Kardinal Pierbenedetti nahm sowohl am Konklave im September 1590, das Urban VII. wählte, als auch am Konklave im Oktober 1590, aus dem Gregor XIV. als Papst hervorging, teil. Bei den Konklaven von 1591, 1592, vom März 1605 und vom Mai 1605 war er ebenfalls unter den Teilnehmern. 1607 wechselte er die Titelkirche und übernahm "Santa Maria in Trastevere". Am 28. Mai 1608 wurde er zum Kardinalbischof des suburbikarischen Bistums Frascati erhoben.