Dbał o rozpowszechnianie wśród ludu prasy religijnej, szczególnie polecał do czytania pisma św. Franciszka Salezego. Podczas wizyt pasterskich zatrzymywał się u biednych i jadał z nimi. Osobiście nauczał katechizmu, a nocami spędzał wiele czasu na modlitwie. Portierowi pałacu biskupiego rozkazał, aby czuwał i informował go, kiedy będzie konieczność odwiedzenia jakiegokolwiek chorego.
Papież Aleksander VII mianował go kardynałem 5 kwietnia 1660, powierzając mu kościół tytularny św. Tomasza in Parione. Od 1677 jego kościołem tytularnym będzie kościół św. Marka Ewangelisty w Campidoglio. Papież Innocenty XI zatrzymał go w Rzymie przez trzy lata jako swego doradcę i powierzył mu nadzór nad nauka katolicką w mieście. Jako kardynał Barbarigo był członkiem siedmiu kongregacji kardynalskich: Kongregacji ds. Obrzędów (od 1661) Kongregacji Indeksu (od 1661) Kongregacji ds. Biskupów i Zakonników (od 1667) Kongregacji ds.Soboru Trydenckiego (od 1668) Kongregacji ds. Egzaminowania Biskupów (od 1679) Kongregacji ds. Stanu Zakonnego (od 1679) Kongregacji ds. Wizytacji Apostolskich (od 1682)
Kardynał Barbarigo pracował też nad zjednoczeniem z kościołami wschodnimi. Uczestniczył w konklawe w 1667, 1669-70 1676, 1689 i 1691. Na dwóch ostatnich był poważnym kandydatem na papieża.