Đầu tháng 2 năm 1921, Hồng y Ferrari, Tổng Giám mục Milan qua đời. Tháng 5 năm 1921, ông được Giáo hoàng Biển Đức XV bổ nhiệm làm Tổng Giám mục Milan. Giám mục Ratti đã lo lắng về trách nhiệm và công việc nặng nề những cuối cùng ông cũng chấp nhận. Trước khi ông kết thúc nhiệm kỳ sứ thần tại Ba Lan ông đã được chính phủ Ba Lan tặng huy chượng hạng nhất "Bạch điểu" cho những đóng góp đặc biệt của ông trong thời gian tại Ba Lan.

Trong phiên họp cơ mật ngày 13 tháng 6, Giáo hoàng Biển Đức XV đã hỏi ý kiến các hồng y về việc đặt Giám mục Ratti lên làm hồng y. Ngày 15 tháng 6, ông đã nhận mũ hòng y cùng với các hồng y Laủenti và Tacci tại Vatican.

Trước khi về Milan nhận chức Tổng Giám mục, ông đã dành một thánh ở dòng Mont Cassin để tĩnh tâm và đến viếng thăm Hang Đức Mẹ Lộ Đức (Pháp). Tuy nhiên, nhiệm kỳ Giám mục tại Milan của ông ngắn ngủi chưa đầy 5 tháng. Tuy nhiên, những công việc mà ông đã khởi sự trong thời gian này sẽ có ảnh hưởng quan trọng đến chương trình của vị Giáo hoàng tương lại.

Trong vòng 5 tháng, ông đã dành thời gian để tới thăm các nhà dòng, nhà trường, bệnh viện, nhà tù, các cơ sở từ thiện và khắp các giáo họ trong giáo phận. Đối với những người công nhân ở Milan ông nói: "Chúng con hãy đến với cha. Cha ước ao đi thăm từng người chúng con. Nhưng công việc cha còn bề bộn lắm, chưa thể thực hành đều ước vọng đó. Phần chúng con, chúng con có thể, chúng con hãy đến cùng cha. Không ai dám làm ngăn trở chúng con đâu. Cửa nhà cha luôn rộng mở mà đón chúng con".

Ông cũng đã chấn chỉnh lại Hội công giáo tiến hành tại Milan. Các quyết định do chính ông khởi xướng đã được gửi tới khắp xứ Lombardie khởi xướng cho việc hành động của giáo dân cùng cộng tác với hàng giáo sĩ về những vấn đề xã hội.