Ab 1910 arbeitete er neben seinen Verpflichtungen im Vatikan als Gemeindepriester in verschiedenen Pfarreien Roms. Er nahm die Aufgabe des Sekretärs des Konklaves des Jahres 1958 wahr. Papst Johannes XXIII. nahm ihn unmittelbar nach seiner Amtsübernahme als Kardinaldiakon pro illa vice von "Santa Pudenziana" in das Kardinalskollegium auf. Außerdem war Alberto di Jorio ab 1958 Direktor des Verwaltungssekretariats für die Vorbereitung des Zweiten Vatikanischen Konzils, ab 1961 Pro-Präsident der Päpstlichen Kommission für den Vatikanstaat. 1962 ernannte ihn Johannes XXIII. zum Titularerzbischof von "Castra Nova" und spendete ihm die Bischofsweihe; Mitkonsekratoren waren die Kurienkardinäle Giuseppe Pizzardo und Benedetto Aloisi Masella. Ein Jahr später nahm er am Konklave des Jahres 1963 teil, wo er im letzten Wahlgang wohl zu einer Einigung beitrug. 1967 wurde di Jorio unter Beibehaltung seiner Titeldiakonie zum Kardinalpriester erhoben.