Después de la caída de Roma (20/9/1870) y del fin del poder temporal.
Celebró su primera misa en la Iglesia de Santa Ana de los carpinteros, del Instituto Tata Giovanni, del cual fue nombrado rector, permaneciendo como tal hasta 1823.
Desde el inicio se manifestó como hombre de oración, consagrado al ministerio de la Palabra y del Sacramento de la Reconciliación, y también al servicio de los más humildes y necesitados.
De manera admirable unió la vida activa a la contemplativa. A pesar de estar siempre atento a las necesidades pastorales y sociales, vivía al mismo tiempo con gran recogimiento una intensa devoción eucarística-mariana.
Era muy fiel a su meditación diaria y al examen de conciencia. En 1820 dejo el Instituto Tata Giovanni para acompañar al Nuncio Apostólico, D. Giovanni Muzzi, a Chile. Allí permaneció hasta 1825.
Según palabras de Mons. Pietro Capraro, Secretario de «Propaganda Fide», «pocos pudieron ser escogidos en su lugar, dotado como era de profunda y sólida piedad, prudencia y clarividencia…, gran celo, deseo de servir a Dios y de ser útil al prójimo».
En 1825 fue escogido como Director del Asilo de San Miguel, una importante institución religiosa, más al mismo tiempo complejo, que necesitaba una reforma eficaz.
Se dedico a esta tarea con gran empeño, más sin descuidar las obligaciones habituales de su ministerio. A los 36 años de edad, fue nombrado Obispo y destinado a la Arquidiócesis de Espoleto.
Acepto por obediencia y fue un modelo de celo pastoral, a pesar de los grandes sufrimientos.
Comenzó su pontificado con un acto de generosidad, concediendo una amnistía para delitos políticos. Su primera Encíclica fue una visión programática y, al mismo tiempo, una anticipación del «Syllabus», condenó a las sociedades secretas, la masonería y el comunismo.
En 1847 promulgó un decreto de amplia y sorprendente libertad de prensa. Entre las realizaciones de su pontificado, se pueden destacar: el restablecimiento de la jerarquía católica en Inglaterra, Holanda y Escocia; la condenación de las doctrinas galicanas; la definición solemne, el 8 de Diciembre de 1854, del dogma de la Inmaculada Concepción; el envió de misioneros al Polo Norte, a la India, a Birmania, a la China y a Japón; la creación de un Dicasterio para las cuestiones relativas a las orientaciones; la promulgación del «Syllabus errorum», en el cual condenó los errores del modernismo; la celebración, con particular solemnidad, del XVIII centenario del martirio de los Apóstoles Pedro y Pablo; la celebración del Concilio Ecuménico Vaticano I que tubo inicio en 1869 y se concluyó el 18 de Julio de 1870.
Después de la caída de Roma (20/9/1870) y del fin del poder temporal, Pío IX se encerró en el Vaticano, considerándose prisionero.
El día 7 de Febrero de 1878, con su piadosa muerte, llegó a su fin el pontificado más largo de la historia.