Am 10. Februar 1907 spendete ihm Kardinal Vincenzo Vannutelli die Bischofsweihe, nachdem Nasalli Rocca di Corneliano am 25. Januar desselben Jahres zum Bischof von Gubbio ernannt worden war; Mitkonsekratoren waren Erzbischof Paolo Maria Barone, ehemaliger Bischof von Casale Monferrato, und Raffaele Virili. Im Jahre 1916 ernannte ihn Papst Benedikt XV. zum Päpstlichen Almosenier und zum Titularerzbischof von "Thebae", 1921 übertrug er ihm die geistliche Leitung der Katholischen Jugend Italiens (bis 1926) sowie die Leitung des Erzbistums Bologna. Papst Pius XI. nahm Giovanni Nasalli Rocca di Corneliano im Konsistorium am 23. Mai 1923 als Kardinalpriester mit der Titelkirche "Santa Maria in Traspontina" in das Kardinalskollegium auf. In den folgenden Jahren vertrat er als päpstlicher Legat den Papst bei mehreren Feierlichkeiten, unter anderem bei der Gedenkfeier zum 100. Todestag von Papst Pius VII. 1923 und der Beisetzung des Erfinders Guglielmo Marconi im Juli 1937. Kardinal Nasalli nahm am Konklave 1939 teil, das Pius XII. zum Papst wählte.