Modesto wurde im Mai 1938 zum Kommandeur der Armeeabteilung am Ebro ernannt. Seine Heeresgruppe, die aus den V., XII. und XV. Armeekorps unter den Offizieren Lister, Vega und Tagüeña gebildet war, wurde in der Schlacht am Ebro (Juli–November 1938) schwer geschlagen. Ab Februar 1939 flüchteten die Reste der Ebro-Armee in den Norden Kataloniens, um über die Grenze nach Frankreich zu entkommen. Nach dem Verlust Kataloniens an die Nationalisten wurde Modesto durch den Ministerpräsidenten Juan Negrín am 2. März 1939 noch zum Befehlshaber der Zentralarmee ernannt.