Am 24. März 1734 wurde er zum Kardinal ernannt und erhielt am 12. April 1734 das rote Birett. Er war jetzt Kardinalpriester der Titelkirche "San Giovanni a Porta Latina". 1740 war er Teilnehmer am Konklave, welches Prospero Lambertini zum Papst Benedikt XIV. (1740–1758) wählte. Nach kurzer schwerer Krankheit verstarb Kardinal Pietro Maria Pieri am 29. Januar 1743 in Rom und wurde in der Kapelle des hl. Philipp Benizi beigesetzt.