7 lutego 1550 kardynał del Monte został papieżem Juliuszem III (1550–1555). Niespełna miesiąc po jego elekcji Fulvio został mianowany biskupem Perugii (5 marca 1550 – 22 marca 1553), a w grudniu 1550 objął funkcję gubernatora Nursji. Jako biskup Perugii okazał się gorliwym reformatorem swej diecezji, m.in. wspierał działalność jezuitów. Na konsystorzu 20 listopada 1551 Juliusz III wyniósł go do godności kardynalskiej. Za pontyfikatu swego wuja był jeszcze także administratorem diecezji Spoleto (1553–1555) i legatem w Ascoli Piceno (1554–1556). Uczestniczył w kwietniowym i majowym konklawe 1555.