Omodei ocupó varios cargos en la curia Romana, entre ellos el del Comisionado General de los Estados Pontificios bajo pontificado del papa Inocencio X. Más tarde se convirtió en cardenal 19 de febrero de 1652 y general del Ejército papal durante la Segunda Guerra de Castro.[2]
Participó en el cónclave de 1655, donde se eligió como papa a Fabio Chigi, quien tomó el nombre de Alejandro VII. También ha participado en los cónclaves de 1667 y 1669-70.[3] Falleció el 26 de abril de 1685.[4] Su cuerpo fue expuesto a la veneración pública y luego enterrado en la iglesia romana de San Carlos al corso que tanto había favorecido en su vida, bajo el relicario que contiene el corazón de San Carlos Borromeo.