Papst Pius VII. begegnete er zum ersten Mal im Juni 1800 bei dessen Aufenthalt in Fano auf der Rückreise vom Konklave in Venedig. Im darauffolgenden Jahr, am 18. September 1801, wurde Antonio Gabriele Severoli zum Titularerzbischof von "Petra in Palaestina" erhoben, und der Papst ernannte ihn zum Nuntius in Wien. Er behielt jedoch das Bistum Fano, bis er am 11. Januar 1808 zum Bischof von Viterbo und Toscanella ernannt wurde. Während der napoleonischen Besetzung Roms blieb er in Wien und unterstützte in der Zeit der Restauration die Bestrebungen des Kardinalstaatssekretär Consalvi zur Wiederherstellung des Kirchenstaats.