El 11 de febrero llegó a Salamanca, capital de la zona sublevada, donde presentó sus credenciales. Cantalupo tenía una mala opinión de Franco, al que consideraba una persona de carácter «glacial, femenino y esquivo». Desde su llegada a la zona sublevada, Cantalupo se mostró crítico con la represión franquista y pidió a Franco que terminasen los asesinatos de prisioneros. Después de que las fuerzas franquistas conquistaran Málaga —batalla durante la cual las fuerzas italianas tuvieron una destacada intervención—, se desató una fuerte represión. Cantalupo protestó ante Franco por el descrédito que esto suponía para las fuerzas italianas y, tras visitar Málaga, logró el indulto para varios prisioneros masones y la destitución de dos jueces muy severos. Cesó como embajador poco después de la Batalla de Guadalajara, regresando a Italia. Tras el final de la Segunda Guerra Mundial, entre 1953 y 1972 fue diputado antes monárquico y luego liberal en el Parlamento italiano.