Am 29. Februar 1824 empfing Gamberini die Priesterweihe. Im Dezember 1825 ernannte ihn Leo XII. zum Bischof von Orvieto. Die Bischofsweihe spendete ihm am 15. Januar 1826 Kardinal Pietro Francesco Galleffi. Mitkonsekratoren waren Giuseppe Della Porta Rodiani und Filippo Filonardi. Im Konsistorium vom 15. Dezember 1828 nahm ihn der Papst als Kardinalpriester von "Santa Prassede" ins Kardinalskollegium auf. Im nächsten Jahr nahm er am Konklave 1829 teil und nach dem Tod Pius’ VIII. auch am Konklave 1830–1831.