En 1861 fue destinado como segundo cabo a Puerto Rico, en comisión, pasando a depender de la división expedicionaria que se estaba formando contra México. Carlos de Vargas sería nombrado segundo jefe de tierra, a las órdenes del general Prim. Tras tomar Veracruz las tropas españolas y francesas, Vargas fue nombrado gobernador hasta abril de 1862, cuando Prim rompió el Tratado de Londres y ordenó el regreso de las tropas españolas.