Trotz Prozess, Verurteilung wegen Hochverrat und Verbannung wurde Grimani am 6. Juli 1521 im hohen Alter von 86 Jahren zum Dogen gewählt. König Franz I. von Frankreich war damals mit der Republik Venedig verbündet und stritt mit Kaiser Karl V. um den Besitz von Mailand. Der Kaiser hatte erfolglos die Venezianer von ihrem Bündnis mit Frankreich abzubringen versucht. Als Karl V. die Schlacht bei Bicocca am 27. April 1522 gegen Franz I. gewann, suchte Grimani ihn bei Verhandlungen hinzuhalten. Diese kamen bis zum Tod des Dogen nicht zum Abschluss; erst sein Nachfolger Andrea Gritti schloss am 28. Juni 1523 eine Allianz mit dem Kaiser und gab die französische auf.