Durant la seva la comandància feu front a la invasió francesa. Ajustà un pacte amb el general anglès Darrimple, governador de Gibraltar, en el qual es comprometien ambdós generals a prestar-se auxili mutu i passant a Ronda organitzà ràpidament una divisió de 6.000 homes amb soldats de diversos cossos i els nombrosos civils que acudiren a la seva crida patriòtica, forces que posà a les ordres de la Junta de Sevilla, que ensems li conferí la capitania general d'Andalusia, i des d'aquest lloc organitzà noves divisions per tota Andalusia amb les que marxà sense perdre un moment a l'encontre dels francesos, que havien travessat Despeñaperros a les ordres de Pierre-Antoine Dupont de l'Étang, de malnom "el terror del Nord"; ambdós exèrcits es trobaren a la plana de Bailén on es lliurà la batalla de Bailén el 19 de juliol de 1808 en la qual restaren presoners de Castaños 18.000 homes de les millors tropes de Napoleó I, que havien passejat les àguiles imperials per tots els països d'Europa, veient-se Dupont obligat a lliurar-se presoner i a entregar llur espasa al general espanyol. El 23 de novembre del 1808. Aquell triomf valgué al vencedor el tercer entorxat. Després de la victòria va romandre inactiu durant tres setmanes. Contribuí a la formació de la Junta Suprema Central i del Consell Superior de Guerra a Madrid, amb representants de Joaquín Blake i José de Palafox y Melci i els generals Peña i Cuesta. Després de la victòria de la Batalla de Bailèn.