I 2001 ble Filoni utnevnt til titulærerkebiskop av , og ble bispeviet av pave Johannes Paul II i Peterskirken den 19. mars samme år. Paven ble assisert ved denne anledning av kardinalene Angelo Sodano og Giovanni Battista Re. Han ble ved samme anledning gjort til apostolisk nuntius i Irak og Jordan. Han ble værende i Bagdad under krigen i Irak, og mens amerikanske bomber falt over byen, noe han kalte «ikke noe eksepsjonelt» (altså at han var på sin post). Etter at Mario Vargas Llosa besøkte ham i Bagdad i 2003, beskrev han Filoni som «liten, gløgg, en tøff negl, pratsom og ekspert på nødssituasjoner», som beskrev hvordan det akkurat som forutsagt var «utrolig vanskelig å administrere freden». Etter Saddam Husseins fall anerkjente han gleden blant folket over den nyfunne frihet, men advarte mot den sviktende sikkerhetssituasjon og økonomiens langsomme utvikling. Han støttet den irakiske regjerings vilje til å fremme fredelig sameksistens mellom kristne og muslimer.