Sus servicios a la monarquía española fueron recompensados en 1640 con una plaza en el Consejo de Guerra y el nombramiento de embajador extraordinario en Londres, en refuerzo de las gestiones del embajador ordinario, Alonso Cárdenas, para lograr de Carlos I de Inglaterra una alianza contra las Provincias Unidas de los Países Bajos tras la derrota infligida por la armada holandesa a la española en Las Dunas, en aguas territoriales inglesas, violando la neutralidad de Inglaterra. Malvezzi debía además entrar en contacto con los exiliados franceses, a los que España se ofrecía a dar apoyo. La misión resultó infructuosa, dadas las elevadas pretensiones inglesas y las dificultades económicas por las que atravesaba España, y Malvezzi fue enviado a Flandes como consejero de Fernando de Austria. Muerto este en noviembre de 1641 Malvezzi se mantuvo en el cargo con el nuevo gobernador Francisco de Melo, pero tras la caída en desgracia de Olivares pidió volver a España y en 1645, tras renunciar por motivos de salud a una nueva misión diplomática, se le autorizó a retornar a Bolonia, donde fue hecho senador y "gonfaloniere" de Justicia y la Accademia dei Gelati, en la que participaba con el nombre de L'Esposto, lo eligió príncipe.