28 lipca 1584 otrzymał nominację papieską na biskupa koadiutora ordynariusza warmińskiego Marcina Kromera; nie przyjął święceń biskupich (nie był nawet kapłanem, ograniczył się do święceń subdiakonatu, przyjętych dopiero w 1597).
W latach 1583 i 1586 jeździł z misją królewską do Rzymu.
Również w lipcu 1584 papież Grzegorz XIII, chcąc uzyskać w królu polskim sojusznika w walce z Turcją, mianował królewskiego bratanka kardynałem diakonem, z tytułem Sancti Adriani in Foro (zmienionym w 1587 na Sancti Angeli in Foro Piscium). Wkrótce Batory powrócił na Warmię, ponownie przybył do Rzymu w 1586 jako królewski wysłannik do kolejnego papieża, Sykstusa V.
Po śmierci Stefana Batorego kanclerz wielki koronny Jan Zamoyski wysunął kandydaturę kardynała Andrzeja na króla Polski, jednak inicjatywa ta upadła, spotykając się z silnym sprzeciwem. W 1589 Batory uzyskał polski indygenat, obiecano mu również koadiutorię diecezji krakowskiej; ostatecznie jednak biskupem krakowskim został kardynał Jerzy Radziwiłł. 23 marca 1589 Andrzej Batory, po śmierci biskupa Kromera, objął diecezję warmińską.