Innozenz X. erhob ihn im Konsistorium vom 2. März 1654 – dem letzten dieses Papstes – zum Kardinalpriester und verlieh ihm am 23. März desselben Jahres den Kardinalshut sowie die Titelkirche "San Bartolomeo all’Isola ". Als Kardinal nahm Ottavio Acquaviva d’Aragona am Konklave 1655 teil, das Papst Alexander VII. wählte. Am 18. März 1658 entschied er sich für die Titelkirche "Santa Cecilia". Er war Teilnehmer am Konklave 1667, aus dem Clemens IX. als Papst hervorging. Vom 14. Januar 1669 bis zum 19. Januar 1671 war Ottavio Acquaviva d’Aragona Kämmerer des Heiligen Kardinalskollegiums. Er nahm am Konklave 1669–1670 teil, das in die Wahl von Papst Clemens X. mündete, verließ das Konklave jedoch bereits am 27. Februar 1670.