Der Familientradition folgend schlug Ottaviano eine militärische Karriere ein. 1497 unternahm er mit Unterstützung des französischen Königs Karl VIII. einen ersten erfolglosen Versuch, die Sforza aus Genua zu vertreiben. In den Romagna-Feldzügen beteiligte er sich an der Verteidigung des Herzogtums seines Onkels Guidobaldo I. da Montefeltro gegen Cesare Borgia. 1506 wurde ihm von diesem die Herrschaft Sant'Agata Feltria übertragen, formell bestätigt 1513 durch Papst Leo X. Nach erfolglosen Anläufen in den Jahren 1507 und 1510, gelang es Ottaviano 1512, gemeinsam mit seinem Verwandten Giano Fregoso, für seine Familie die Herrschaft über Genua zurückzugewinnen und die ghibellinischen Gegenspieler, in erster Linie die Adorno, zu verdrängen. Nach einem kurzen Zwischenspiel in den Monaten Mai und Juni 1513 wurde Ottaviano am 20. Juni 1513 zum Dogen ernannt. Sein Doganat endete am 7. September 1515 mit der Anerkennung der Oberherrschaft von König Franz I. von Frankreich über Genua. Ab dem 20. November 1515 bekleidete Ottaviano das Amt des Governatore und konnte sich bis nach der Niederlage der Franzosen in der Schlacht bei Bicocca vom 27. April 1522 an der Macht halten.