Durant el govern de la Unió Liberal es va anar apartant progressivament de l'activitat política moderada per a integrar-se en els moviments neocatòlics. Malgrat que els esforços d'O'Donnell per a guanyar-se als moderats a la causa de la Unió Liberal van tenir èxit en molts casos, Nocedal es va resistir fins i tot a l'oferta de presidir el Congrés dels Diputats i ser ambaixador a Roma (1867). Va començar a publicar un nou diari, "La Constancia", des d'on manifestava la seva intenció de detenir les forces revolucionàries que amenaçaven Espanya. Amb la revolució de 1868, després de la caiguda d'Isabel II, va decidir unir-se, amb altres antics isabelins, a la causa catòlico-monàrquica dels carlins. El pretendent el va nomenar el seu representant a Espanya malgrat l'oposició d'amplis sectors del carlisme, i va reforçar la seva posició encara després de perduda la Tercera Guerra Carlina. Fou elegit diputat carlí per Pravia a les eleccions generals espanyoles de 1871 i per Estella-Lizarra a les eleccions generals espanyoles d'abril de 1872.