Luego de tener permiso para residir en Chile, Villarroel regresó de Europa en 1556 con su mujer María Maldonado de Torres y su hija Gabriela, y posteriormente partió con su tío Francisco de Aguirre a la ciudad de Santiago del Estero cuando este viajó para hacerse cargo de sus funciones de gobernador del Tucumán a finales de 1563, por mandato del virrey-conde Diego López de Zúñiga y Velasco y que casualmente había sido ordenado por Real cédula del 29 de agosto del corriente.