Après avoir pris part à quelques actions sur le front carliste, il sollicita, et obtint, sa mutation vers Cuba, où se déroulait à ce moment-là la dénommée Petite Guerre ("Guerra Chiquita"). Le jeune lieutenant Villalba participa activement, à partir de , aux opérations militaires de la quatrième et ultime phase du conflit, jusqu’à la signature de la paix de Zanjón le . De retour dans la métropole, il prit du service dans différentes unités, avant d’être appelé en 1882 à accomplir la mission qui avait pour lui le plus grand attrait : l’enseignement.