Na de dood van Willem III in 1702 keerde Hendrik terug naar de Republiek. Toen Godard van Reede kort na zijn benoeming als opperbevelhebber in 1703 overleed werd Van Nassau benoemd tot bevelhebber van het leger. In 1704 tot veldmaarschalk benoemd, nam hij aan de zijde van de hertog van Marlborough als aanvoerder van de Staatse troepen deel aan de Spaanse Successieoorlog. Hij streed onder andere bij Ramillies en Oudenaarde.