Monarkian palauttamisen jälkeen Martínez Campos ryhtyi johtamaan taisteluja karlisteja vastaan, nyt kuningas Alfonson nimissä. Sisällissota päättyi hallituksen joukkojen voittoon helmikuussa 1876. Tämän jälkeen Martínez Campos nimitettiin koko armeijan ylipäälliköksi ja hän sai tehtäväkseen kukistaa Kuubassa edelleen jatkuneen kapinan. Hän onnistui myös tässä, ja helmikuussa 1878 solmittu Zanjónin rauha päätti kymmenen vuotta jatkuneen sodan Kuubassa. Espanjaan palattuaan Martínez Campos toimi pääministerinä maaliskuusta joulukuuhun 1879 sekä vuosina 1881–1883 sotaministerinä Práxedes Mateo Sagastan hallituksessa. Martínez Campos oli myös useita kertoja senaatin puhemiehenä ja vuosina 1887–1888 Madridin kenraalikapteenina. Hän komensi vielä menestyksekkäästi espanjalaisia joukkoja Marokon sodassa 1893–1894 ja neuvotteli rauhan Marrakechissä tammikuussa 1894. Sen sijaan hänen yrityksensä tukahduttaa uusi kapina Kuubassa 1895–1896 epäonnistui ja hänet kutsuttiin tammikuussa 1896 takaisin kotimaahan.