Son dévouement dans le ministère paroissial et sa vie fort austère le firent remarquer par l’Évêque de Trévise, qui l’appela comme chancelier et directeur spirituel de son grand Séminaire.

En 1884, le Pape Léon XIII lui confia l’évêché de Mantoue, puis le créa Cardinal et Patriarche de Venise, en 1893.

À la mort de Léon XIII, en 1903, le conclave le choisit comme souverain Pontife, charge qu’il accepta en disant humblement : « Je l’accepte comme une croix ». Pie X ne voulut rien changer à sa manière de vivre, et il devait écrire dans son testament : « Je suis né pauvre, j’ai vécu pauvre, je désire mourir pauvre ».

L’œuvre considérable de ce pontificat nous est bien connue, car elle est toute proche de nous : Motu proprio sur la musique sacrée, réforme du Bréviaire, renouveau des études bibliques, décrets sur la Communion fréquente et celle des petits enfants, préparation du nouveau Code de Droit Canon, défense de la Foi en face des erreurs modernistes…

Mais la fin de sa vie fut assombrie par la perspective de la guerre européenne, qui éclata quelques jours avant sa mort (20 août 1914).