W roku 1920 zespół stał się członkiem ligi NFL i po raz kolejny zmienił nazwę. Aby odróżnić się od nowo powstałej drużyny z Racine w stanie Wisconsin, klub przemianował się na Chicago Cardinals. W roku 1944, podczas trudnego kadrowo czasu II wojny światowej, Cardinals na jeden sezon połączyli się z drużyną Pittsburgh Steelers, tworząc efemeryczny zespół Card-Pitt. W roku 1960 przeniesiono siedzibę klubu do Saint Louis w stanie Missouri, a w ślad za nią zmieniono nazwę – na St. Louis Cardinals. Zespół niekiedy nazywano „St. Louis Football Cardinals”, dla odróżnienia od jego imiennika – drużyny bejsbolowej. Po nieudanej kampanii na rzecz budowy stadionu stricte futbolowego w Saint Louis, klub przeniesiono w roku 1988 w okolice Phoenix. Tam przez pewien czas zespół korzystał z uniwersyteckiego stadionu Sun Devil Stadium na przedmieściach miasta Tempe, w którym ulokowano też siedzibę władz klubu i obiekty treningowe. Zespół grał u Sun Devils pod nazwą Phoenix Cardinals, zanim ostatecznie zaczął się tytułować słowem „Arizona” od sezonu 1994. Rok 2006 Cardinals rozegrali na stadionie University of Phoenix Stadium w Glendale, na przedmieściach Phoenix.