Papst Pius VII. kreierte Giovanni Castiglione im Konsistorium vom 23. Februar 1801 zum Kardinal "in pectore", dies wurde anlässlich des Konsistoriums vom 17. Januar 1803 öffentlich verkündet. Den roten Hut und die Titeldiakonie "Santa Maria in Domnica" wurden ihm am 28. März 1803 verliehen. Einige Tage zuvor war er bereits zum Protektor der Theologischen Akademie der "Sapienza" ernannt worden. Giovanni Castiglione war Mitglied der Konzilskongregation, der Kongregation für die Bischöfe und Regularen, der Indexkongregation, der Kongregation für die Güterverwaltung sowie der Ritenkongregation. Als Pro-Pönitentiar vertrat er vom 2. November 1804 bis zum 16. Mai 1805 Kardinal Leonardo Antonelli während dessen Reise nach Paris zur Kaiserkrönung Napoleons I.