Nel 1482 venne assoldato da Venezia: tra la primavera e l'estate di quell'anno fu impegnato nella lunga ed estenuante guerra contro Ferrara istigata da Girolamo Riario, signore di Forlì, con l'appoggio di papa Sisto IV: in maggio le truppe veneziane, guidate da Roberto Sanseverino, attaccarono il ducato di Ferrara da nord, conquistando il territorio di Rovigo, saccheggiando Comacchio e assediando Ficarolo (che capitolò il 29 giugno). Inoltre, partendo da Ravenna, attaccarono da sud-est, prendendo Argenta e risalendo il Po di Primaro dalla foce. In novembre i veneziani arrivarono sotto le mura di Ferrara che era stretta d'assedio. La situazione militare mutò radicalmente in dicembre quando papa Sisto IV, su pressione di Ludovico il Moro, duca di Milano, che temeva che la Serenissima sarebbe divenuta troppo potente e quindi pericolosa per il Ducato di Milano, mutò alleanza e si rappacificò con l'Este per combattere i veneziani. Con la pace di Bagnolo, del 7 agosto 1484, Venezia mantenne quasi tutti i possedimenti conquistati; il Sanseverino fu eletto capitano generale della Lega italiana per nove anni; gli furono dati una condotta di 600 lance ed uno stipendio annuo di ducati ( a carico del pontefice, del re di Napoli, di Venezia, del duca di Milano e di Firenze). Gli furono restituiti i beni confiscati nel Regno di Napoli e nel milanese; al figlio Giovan Francesco fu assegnata la contea di Caiazzo.