Tras cumplir la orden Castelli regresó brevemente a Buenos Aires y se reunió con Moreno. Este lo felicitó por su proceder y el 6 de septiembre de 1810, la Junta Provisional Gubernativa lo nombró, en reemplazo de Vieytes, vocal representante, "en cuya virtud la junta de comisión de la expedición reconocerá a dicho doctor Castelli por representante de la Junta, obedecerá ciegamente a sus órdenes [...] Y los pueblos interiores recibirán al doctor don Juan José Castelli como un órgano legitimo de la voluntad y sentimientos de esta Junta". Para esta amplísima doble función le entregó instrucciones, entre ellas poner las administraciones en manos patriotas, ganar el favor de los indios, y arcabucear al gobernador de Chuquisaca -Vicente Nieto-, al gobernador de Potosí -Francisco de Paula Sanz-, al general José Manuel de Goyeneche y al obispo de La Paz -Remigio La Santa y Ortega-. También se le encargó sumar al Ejército Auxiliar a "todos los soldados patricios que encuentre en el camino fugitivos del Perú", enviados en 1809 por el virrey Cisneros, al mando de Vicente Nieto, para reprimir los movimientos juntistas de Chuquisaca y La Paz.