En 1431 et en 1432 désigné commandant de la coalition contre Francesco Sforza en Romagne, il remporte la bataille de San Romano et est commémoré dans la peinture de bataille de Paolo Uccello à Santa Maria Novella comme souvenir de ses actions. Le 21 juin 1433, le chancelier de la République, Leonardo Bruni, prononce un discours en son honneur dans lequel il rappelle les qualités qui, selon les Anciens, font un bon commandant: la science militaire, l'autorité, la fortune, le courage et le sens de l'anticipation, qualités que possède Niccolo, honoré ce jour-là. Il est dès lors présenté comme le sauveur de la République florentine dont la bataille de San Romano marque le renouveau. Il reçoit les insignes de son triomphe: un casque richement orné, un cheval couvert d'un tissu de brocard pourpre doré et un bâton de commandant en signe d'entière autorité et d'obéissance. Uccello le représentera ainsi sur son célèbre tableau de la bataille.