I 1936 ble han forfremmet til kardinalbiskop av Frascati. Rett etter at Pius XII ble valgt til pave, døde Donato Sbarretti, og Pius XII utnevnte Marchetti-Selvaggiani til hans etterfølger som prefekt for Det hellige Officium. I 1948 ble han leder av Seremonialdikasteriet som forestod de pavelige liturgier, og dekanus for kardinalskollegiet og dermed titulærbiskop av Ostia.