Papst Alexander VII. nahm ihn im Konsistorium vom 14. Januar 1664 als Kardinaldiakon in das Kardinalskollegium auf. Den roten Hut und "Santa Maria della Scala" als Titeldiakonie erhielt Paolo Savelli am 11. Februar 1664. Von 1664 bis 1667 war er Legat in der Romandiola. Er nahm am Konklave 1667 teil, bei dem Papst Clemens IX. gewählt wurde. Am 14. Januar 1669 wechselte er zur Titeldiakonie "San Giorgio in Velabro". Am Konklave 1669–1670, aus dem Clemens X. als Papst hervorging, nahm Paolo Savelli ebenfalls teil. Am 14. Mai 1670 wechselte er zur Titeldiakonie "San Nicola in Carcere". Er war Teilnehmer des Konklave 1676, das Innozenz XI. zum Papst wählte. Am 23. Mai 1678 wechselte er zurück zur Titeldiakonie "San Giorgio in Velabro". Von 1678 bis zu seinem Tod war er Kommendatar-Archimandrit von Santissimo Salvatore in Messina. Zur Titeldiakonie "Santa Maria in Cosmedin" wechselte er am 15. November 1683.