Pave Johannes XXIII utnevnte ham den 28. mars 1960 til biskop av Ivrea. Han ble bispeviet den 22. mai 1960 av biskopen av Pinerolo, Gaudenzio Binaschi; medkonsekranter var Dionisio Borra, biskop av Fossano, og Luigi Barbero, biskop av Vigevano. Albino Mensa deltok på alle fire sesjoner av Det andre Vatikankonsil.