1641 wurde er zum Lateinischen Titularpatriarchen von Konstantinopel berufen. Am 12. Januar 1642 spendete ihm Kardinal Giulio Cesare Sacchetti in der Kirche Santa Maria in Vallicella die Bischofsweihe; Mitkonsekratoren waren Kardinal Lelio Falconieri und Alessandro Castracani, Altbischof von Nicastre. 1643 erhob ihn Papst Urban VIII. zum Kardinalpriester mit der Titelkirche "Santo Stefano Rotondo". Nach dem Tod Urbans VIII. nahm Panciroli am Konklave von 1644 teil.