Estas derrotas no impidieron que en diciembre de 1640 entrase a formar parte del Consejo de Estado de Flandes, formado por seis miembros, y en abril de 1641 conquistó Lens y La Bassée. A la muerte del cardenal infante, en noviembre de 1641, como miembro del Consejo de Estado se hizo cargo del gobierno interino de los Países Bajos, hasta la llegada del nuevo gobernador, Francisco de Melo, con quien mantuvo frecuentes desacuerdos por la forma de conducir la guerra. Cuando Melo, en contra de los consejos de Cantelmo, cruzó la frontera francesa dispuesto a llevar sus tropas hasta París, para ser derrotado en la decisiva batalla de Rocroi en mayo de 1643, Cantelmo quedó en retaguardia con cinco mil hombres para la protección de Flandes. A comienzos de 1644 se decidió su traslado a Cataluña donde asumió la capitanía general del ejército en sustitución del portugués Felipe de Silva.