Pietro Sambi ble presteviet den 14. mars 1964 for bispedømmet San Marino-Montefeltro, og promoverte til Dr.theol. og Dr.iur.can. ved Det pavelige universitet Gregoriana i Roma.På hjembispedømmets presteseminar i Pennabilli fikk han ansvaret for den prestelige formasjon, og ble etterhvert viserektor. Han gikk på Vatikanets diplomatskole og under utdannelsen fikk han mentorer som Agostino Casaroli og Achille Silvestrini.