Bij het uitbreken van de Mexicaanse Revolutie sloot hij zich aan bij Francisco I. Madero. Na Madero's overwinning werd hij gekozen tot gouverneur van zijn thuisstaat Sonora. Hij onderscheidde zich vooral door het bevorderen van onderwijs en alfabetisering en bereikte een wapenstilstand met de Yaqui. Hij leidde persoonlijk de troepen in Sonora tegen de opstand van Pascual Orozco en na de staatsgreep van Victoriano Huerta was hij een van de eerste gouverneurs die de dictator weigerde te erkennen. Hij sloot zich aan bij het Constitutionalistische Leger en wist een aanval van Huerta's Federale Leger succesvol af te slaan. Na de overwinning van de revolutionairen en de scheuring in het revolutionaire leiderschap koos hij de zijde van Pancho Villa en zijn conventionalisten tegen Venustiano Carranza's constitutionalisten. Hij wist vrijwel de hele staat in te nemen voor Villa, maar slaagde er niet in Agua Prieta in te nemen, waar hij door de constitutionalist Plutarco Elías Calles werd verslagen. Vervolgens verloor hij het grootste deel van zijn staat aan de constitutionalisten. Hij besloot zijn nederlaag niet af te wachten en vluchtte naar de Verenigde Staten.