Seguramente esto motivó el regreso de Gonzalo a Castilla, donde desempeñaría diversos cargos episcopales, comenzando por Astorga (1419-1423), Plasencia (1423-1446), y finalizando en Sigüenza (1446-1449), sede que ostentaba cuando murió en Burgos, donde residía junto a su hermano Alfonso de Cartagena, prelado de esa ciudad.