הפרובינציה הייתה מרוששת ומפולגת באותה תקופה, וסרמיינטו הקדיש את מאמציו לקידומה, והגיע תוך שנתיים לתוצאות מרשימות.
הוא ארגן מערכת חינוך ציבורי חובה חינם, הקים בתי ספר יסודיים ותיכוניים, והחל לערוך כתב עת חדש. יצר תוכנית מתאר לפרובינציה, סלל רחובות, נטע עצים, קידם את המכרות, חוקק חוקים מסחריים, ויישב מהגרים באזורים הלא מיושבים של הפרובינציה.
יחד עם זאת, בשל ההתנגדות הפנימית שבגלל נאלץ להשקיע את עיקר תשומת הלב למלחמה בקאודיז'ו "אל צ'אצ'ו" פנייאלוסה, ובהיעדר תמיכה - הוא התפטר ב-1864 מתפקידו.
הנשיאות.
מועמדותו של סרמיינטו לתפקיד נשיא ארגנטינה הועלתה בעת שהיה בארצות הברית, והוא נבחר ונכנס לתפקידו ב-12 באוקטובר 1868.
יחד עם ברטולומה מיטרה שלפניו וניקולאס אבז'אנדה שאחריו - הם נחשבים ל"נשיאויות ההיסטוריות" (presidencias históricas) שלארגנטינה שבמהלכן ארגנטינה התגבשה כרפובליקה מאוחדת במקום כאוסף פרובינציות הפועלות בנפרד, התגבשה החוקה, והונחו היסודות הליברליים של זכויות האדם שילוו אותה בהמשך.
יומיים לאחר השבעתו כנשיא הקונגרס התכנס לישיבה מיוחדת לאישור תקציב מיוחד להמשך המלחמה בפרגוואי, שמומן מהעלאה במכס.
חינוך ותרבות.
מקובל שסרמיינטו הקדיש את עיקר מאמציו כנשיא לקידום החינוך, אם כי מספר היסטוריונים מוסיפים שמאמץ דומה הושקע בקידום התקשורת הפנימית במדינה.
בכל מקרה- הדחיפה שקיבל החינוך בתקופה בה ניקולאס אבז'אנדה שימש כשר החינוך של סרמיינטו הייתה ראויה לציון. באמצעות חוק משנת 1871 (Ley de Subvenciones) הוקדשו לחינוך נכסי הנפטרים שלא נמצא להן דורש, ושמינית מההכנסות ממכירת אדמות הציבור; ובאמצעותם מומנו הקמת בתי ספר ורכישת ספרים. במהלך כהונתו נוסדו 800 בתי ספר יסודיים בנוסף לקצת יותר מ-1,000 שהיו קיימים קודם לכן; ומספר התלמידים גדל מ-30,000 ל-110,000.
סרמיינטו הביא 61 מורות מארצות הברית, והקים את המכללות הראשונות להכשרת מורים, וכן את בית הספר הראשון לחרשים-אילמים.
הוא המשיך את פועלו של מיטרה - קודמו בתפקיד - והקים בתי ספר תיכוניים בערים הגדולות: לה ריוחה, סנטה פה, סן לואיס, חוחוי, סנטיאגו דל אסטרו, קוריינטס ורוסריו. כמו כן הקים בתי ספר לחקלאות ויעור בסן חואן, מנדוסה, טוקומן וסלטה.
הוא יסד את רשת הספריות הציבוריות שקיימת עד היום, וכן את הספרייה הלאומית למורים (Biblioteca Nacional de Maestros) בבואנוס איירס.
אחת מהחלטותיו הראשונות הייתה תערוכה של ההישגים הלאומיים באומנות, חקלאות (גידולים ומשק חי) וכו'; והיא התקיימה לבסוף בקורדובה ב-1871.
זה התקבל בהתחלה בביקורת, אך זכה לבסוף להצלחה גדולה. סרמיינטו ביקר בתערוכה, ובעקבותיה נוסדה בקורדובה האקדמיה למדעים (Academia de Ciencias de Córdoba) ומצפה הכוכבים של קורדובה, שניהם בהנהלת מדענים מחוץ לארגנטינה.
באוניברסיטה הלאומית של קורדובה נוסדה הפקולטה למדעים מדויקים, פיזיקה, ומדעי הטבע.
בקוז'ו נוסדו מוסדות לימוד גבוהים בתחום הכריה.
סיום מלחמת פרגוואי.
מלחמת הברית המשולשת נגד פרגוואי פרצה במהלך כהונתו של מיטרה, שפיקד על כוחות הברית עד סמוך לסיום כהונתו. מייד לאחר שסרמיינטו הפך לנשיא, הכוחות בפיקוד ברזיל כבשו ובזזו את אסונסיון, והקימו שם שלטון זמני, בשעה שהנשיא פרנסיסקו סולאנו לופס (Francisco Solano López) ניסה לארגן את כוחותיו מחוץ לבירתו הכבושה.
הכוחות הברזילאים המשיכו לרדוף אחריו ואחר הכוחות המועטים שנותרו לצידו, ולאחר סדרת קרבות (Campaña de las Cordilleras) מסוף 1869 ועד תחילת 1870 הם חיסלו אותם ולבסוף גם אותו, והמלחמה באה אל סופה.
במלחמה נהרגו בין 50% ל-90% מתושבי המדינה, היא איבדה שטחים ונותרה הרוסה ותלויה בסיוע חוץ.
גם ארגנטינה שילמה מחיר יקר בחיי אדם (כ-18,000 בקרבות ובמגפת הכולרה) ובהוצאות כספיות כבדות; והיא שקעה בחובות כבדים.
במהלך השנה האחרונה למלחמה נוסד בית הספר הצבאי הלאומי (Colegio Militar de la Nación), בעיקר בשל החשש מעימות חיצוני נוסף עם ברזיל. בנוסף, סרמיינטו הקים את בית הספר הימי (Escuela Naval), ודאג לצייד ולאמן את הצי שהפך לצי מודרני בדומה לאלו של ברזיל וצ'ילה.
הקאודיז'וס הפדרליים האחרונים בליטורל.
לאחר תבוסתו של פליפה בארלה (Felipe Varela) נשארו עדיין 3 פרובינציות ארגנטינאיות בידי הפדרליים: בקורדובה המושל הפדרלי נאלץ להתפטר עקב הלחץ הצבאי שהופעל עליו, ובקוריינטס המושל הפדרלי הודח בהפיכה צבאית במאי 1868, וניסיון להפיכת נגד פדרלית דוכאה בעזרת כוחות צבאיים מחזית פרגוואי.
הפרובינציה האחרונה הייתה אנטרה ריוס בה המושל היה הנשיא לשעבר אורקיסה שחי בשלום עם השלטון במדינה למגינת לבם של פדרליים רבים, ואף אירח בארמונו את סרמיינטו בתחילת 1870.
זמן קצר לאחר תום מלחמת פרגוואי, הגנרל ריקארדו לופס חורדן (Ricardo López Jordán) פתח במרד שהוביל לרציחתו של אורקיסה, והוא נבחר למושל על ידי בית הנבחרים של הפרובינציה.
סרמיינטו שלח כוחות מוותיקי מלחמת פרגוואי, לופס חורדן דרש להוציאם מהפרובינציה אך סרמיינטו התעקש שאלו כוחות לאומיים ושזכותם להיכנס לכל פרובינציה במדינה. חורדן הכריז על גיוס כללי, ובתגובה סרמיינטו הכריז מלחמה, למרות שהקונגרס אישר זאת רק באוגוסט באותה שנה.
הכוחות הלאומיים שהיו ממושמעים ומצוידים טוב יותר כבשו את הערים הגדולות, ולופס חורדן נסוג לתוך הפרובינציה, למקומות בהם הפרשים שלו נהנו מעדיפות. כדי לפתוח חזית חדשה הוא פלש לקוריינטס, אך ב-26 בינואר 1871 הוא הובס בקרב נייאמבה (Ñaembé) ונמלט לברזיל.
המפלגה הפדרלית באנטרה ריוס פורקה, וכל בעלי התפקידים הציבוריים מקרב חבריה הוחלפו באחרים, כולל כמרים ומורים.
במאי 1873 לופס חורדן שב לפרובינציה ופתח בהתקוממות בראש כח בן 16,000 איש שכלל ארטילריה ורגלים. סרמיינטו הציע פרס כספי על ראשו - צעד שנפסל על ידי הקונגרס - ופלש לפרובינציה. המורדים הובסו שוב, רבים מקציניהם חוסלו, ולופס חורדן נמלט הפעם לאורוגוואי.
ב-22 באוגוסט 1873 נכשל ניסיון לרצוח את סרמיינטו בשעה שנסע ברחובות בואנוס איירס: פיצוץ פגע ברכב בו נסע, הוא לא שמע את הפיצוץ מכיוון שסבל מחירשות מתקדמת. המתנקשים היו אנרכיסטים איטלקיים שפעלו מטעם תומכיו של לופס חורדן. לאחד הקושרים התפוצץ הרובה ביד ובשל כך הפעולה נכשלה, וסרמיינטו יצא ממנה ללא פגע.
דמוגרפיה.
אחת מהפעולות הראשונות שסרמיינטו נקט היה לערוך מפקד אוכלוסין בשנת 1869, ובו נספרו 1,836,490 תושבים, ומתוכם 8% מהגרים אירופאים, 70% תושבי כפרים, ו-71% אנאלפביתים.
במהלך תקופת כהונתו חל גידול ניכר בהגירה שהסתכמה בכ-280,000 איש, שהתיישבו בעיקר בבואנוס איירס, ובמידה פחותה במושבות בפרובינציות שבליטורל.
הגידול בהגירה לעיר הבירה יצר בעיות שיכון ובריאות. ב-1871 פרצה בה מגפת קדחת צהובה, כנראה בעקבות מלחמת פרגוואי, והובילה למותם של כ-14,000 איש. הממשלה כולה נמלטה מהעיר והותירה את ההתמודדות עם המצב בידי ועדה שהקימה את בית הקברות בצ'קריטה (Chacarita), ובהמשך הניחה את התשתית למערכות המים והביוב.
תחבורה ותקשורת.
אחת ממטרותיו של סרמיינטו הייתה הקמת רכבת טרנס-אנדינית שתוביל מהאוקיינוס האטלנטי לאוקיינוס השקט.
הוא סלל כהכנה לכך את ההסתעפות ממסילת הברזל שהגיעה לקורדובה למערב הפרובינציה, וכן צפונה לטוקומן; ובנוסף את מסילות הברזל מאנטרה ריוס לקוריינטס, ומעיר הבירה לצפון מערב הפרובינציה.
סך כל אורך מסילות הברזל גדל במהלך כהונתו מ-573 ק"מ ל-1,331.
בנוסף נפרשו רשתות טלגרף - אמצעי התקשורת המהיר דאז - שחיברו את כל הפרובינציות, ואף נחנך קשר טלגרפי עם אירופה.
הישגים אלו של סרמיינטו הוא זקף לזכות שר הפנים דאז - דלמאסיו ולס סארספילד (Dalmacio Vélez Sarsfield).
בתחום השיט נבנו מספר נמלים לאורך נהר הפרנה, אולם הלוואות גדולות שנלקחו כדי להפוך את נמל בואנוס איירס למודרני - בוזבזו על פרויקטים שחשיבותם פחותה.
ב-1873 נוצר הבנק הלאומי שגרם להיווצרות חוב ציבורי גדול כתוצאת לוואי לאחר מלחמת פרגוואי (שהסתיימה מספר שנים קודם לכן), אך המשבר הכלכלי שזה גרם- נוצר מאוחר יותר במהלך כהונתו של ניקולאס אבז'אנדה (Nicolás Avellaneda), יורשו של סרמיינטו.
יחסי חוץ.
שר החוץ הראשון של סרמיינטו היה מריינו אדריאן בארלה (Mariano Adrián Varela) שהוחלף לאחר כשנתיים בקרלוס טחדור (Carlos Tejedor) על רקע קונפליקטים בין ארגנטינה לברזיל לגבי עתידה של פרגוואי לאחר ניצחונן במלחמה, כאשר כל אחת מהן חשדה בזולתה בניסיון לספח שטחים משם.
ב-1872 ברזיל ופרגוואי חתמו על הסכם גבולות שסיפח לברזיל את רוב השטחים שבמחלוקת, ובתמורה ברזיל תמכה בפרגוואי במחלוקות הטריטוריאליות עם ארגנטינה; דבר שהוביל לעימות דיפלומטי בין ארגנטינה לברזיל בתקופת כהונתו של טחדור.
עם צ'ילה היו מחלוקות לגבי הפטגוניה, וב-1874 הוסכם שמתווך מטעם ויקטוריה, מלכת הממלכה המאוחדת יכריע בסוגיה.
לאחר הנשיאות.
עם סיום כהונתו ב-1874, שרביט הנשיאות הועבר לניקולאס אבז'אנדה.
ב-1875 נבחר כסנטור מטעם הפרובינציה שלו סן חואן.
ב-1879 סיים את תפקידו כסנטור כדי להתמנות לתקופה קצרה לשר הפנים בממשלתו של אבז'אנדה.
מאוחר יותר התמנה לתפקיד האחראי כל בתי הספר בממשלתו של חוליו ארחנטינו רוקה, אך התפטר בשל חילוקי דעות עם הנשיא ועם הנשיא הקודם - רוקה ואבז'אנדה.
ב-1885 יסד בבואנוס איירס את העיתון אל סנסור (El censor).
מותו של סרמיינטו.
ב-1887 סרמיינטו נסע לאסונסיון בירת פרגוואי, וחזר לבואנוס איירס במצב בריאותי מדורדר עקב חירשות המתקדמת ואי ספיקת לב וכלי דם.