На службе у Аквавивы, ставшего с весны 1570 года кардиналом, Сервантес провел около года. Заручившись необходимыми бумагами о незапятнанности своего испанского происхождения (или, как говорили в то время, "о чистоте крови"), Сервантес во второй половине 1570 года поступил в испанскую армию, расквартированную в Италии, в полк Мигеля де Монкады. Покидая службу у Аквавивы, Сервантес, по-видимому, следовал патриотическому порыву, стремлению принять участие в отражении турецкой агрессии, все шире развертывавшейся в районе Средиземного моря.
Пять лет, проведенных Сервантесом в рядах испанских войск в Италии, были очень важным периодом в его жизни. Они дали ему возможность посетить крупнейшие итальянские города - кроме Рима, он побывал в Милане, Болонье, Венеции, Палермо - и основательно познакомиться с укладом итальянской жизни. Не менее важным, чем тесное соприкосновение с жизнью Италии XVI века, с бытом ее городов, было для Сервантеса и знакомство с богатой итальянской культурой, особенно с литературой. Длительное пребывание Сервантеса в Италии позволило ему не только овладеть итальянским языком, но и расширить гуманитарные познания, приобретенные им в мадридской школе. К основательному знакомству с античной литературой и мифологией Сервантес присоединил широкое знакомство со всем лучшим, что создало итальянское Возрождение как в литературе, так и в области философии, - с поэзией Данте, Петрарки, Ариосто и их наследников, с "Декамероном" Боккаччо, с итальянской новеллой и пастушеским романом, с неоплатониками. Конечно, это знакомство осуществилось не сразу - оно продолжалось в течение всего творческого пути писателя, постоянно расширяясь и обогащаясь. Хотя Сервантес и называл себя полушутя "талантом, в науке не искушенным", он был, по собственному его признанию, страстным читателем. Эта самооценка подтверждается обилием имен писателей, на которых всегда кстати ссылается Сервантес. Наряду с величайшими представителями античной литературы - Гомером, Вергилием, Горацием, Овидием и другими, а также упомянутыми выше писателями итальянского Возрождения в перечне фигурируют персонажи Священного писания и восточной (арабской) письменности. Если мы дополним этот перечень указанием, что на мировоззрение Сервантеса оказали влияние идеи Эразма Роттердамского и что он был замечательным знатоком национальной испанской литературы, народной поэзии (романсов) и вообще национального фольклора, то мы получим приблизительное представление о тех элементах, из которых слагалась духовная культура этого "не искушенного в науке" человека. В истории же ее формирования очень важную и благодетельную роль сыграли именно пять лет, проведенные им на военной службе в Италии.
Седьмого октября 1571 года произошла знаменитая морская битва при Лепанто, когда соединенный флот Священной лиги (Испании, папы и Венеции) под командованием выдающегося полководца того времени дона Хуана Австрийского поражением, нанесенным турецкой эскадре, положил конец экспансии Турции в восточной части Средиземного моря. В тот день Сервантес болел лихорадкой, но потребовал, чтобы ему разрешили участвовать в бою: до нас дошли благодаря свидетельству одного из его товарищей произнесенные им слова: "Предпочитаю, даже будучи больным и в жару, сражаться, как это и подобает доброму солдату... а не прятаться под защитой палубы". Просьба Сервантеса была удовлетворена: во главе двенадцати солдат он охранял во время боя лодочный трап и получил три огнестрельные раны: две в грудь и одну в предплечье. Эта последняя рана оказалась роковой: Сервантес с тех пор уже не владел левой рукой, как он сам говорил, "к вящей славе правой". Тяжелые ранения привели писателя в госпиталь в Мессине, откуда он вышел только в конце апреля 1572 года. Но и увечье не побудило его оставить военную службу. Зачисленный в полк Лопе де Фигероа, военачальника талантливого и известного своей суровостью, Сервантес провел некоторое время на острове Корфу, где был расквартирован полк. 2 октября 1572 года он участвовал в морской битве при Наварине, а в следующем году вошел в состав экспедиционного корпуса, направленного под начальством дона Хуана Австрийского в Северную Африку для укрепления крепостей Голеты и Туниса. В 1573 году полк Сервантеса был возвращен в Италию для несения гарнизонной службы сперва в Сардинии, а несколько позднее (в 1574 г.) в Неаполе. 20 сентября 1575 года писатель вместе со своим братом Родриго, служившим также в армии, на борту галеры "Солнце" отбыл из Неаполя в Испанию.
Возвращаясь на родину, Сервантес запасся рекомендательными письмами на имя короля Филиппа II. Имена лиц, его рекомендовавших, дона Хуана Австрийского и вице-короля Неаполя, герцога де Сесы, звучали очень внушительно. К тому же письма, насколько мы можем судить об этом по тому впечатлению, которое они произвели в годы алжирского плена Сервантеса, были составлены в самых лестных для него выражениях. Не менее красноречивыми, чем письма, были раны, полученные Сервантесом в боях. "Шрамы на лице и на груди солдата - это звезды, указывающие всем остальным, как вознестись к небу почета и похвал заслуженных", - так Сервантес говорит о своих ранах в предисловии ко второй части "Дон Кихота", вышедшей в свет через сорок лет после неудавшейся в 1575 году поездки писателя на родину.
Все то, на что рассчитывал Сервантес для улучшения своего положения, роковым образом обратилось против него в Алжире, куда вместе со своим братом он был доставлен пиратами, захватившими галеру. Рекомендательные письма вызвали у его первого хозяина, грека-ренегата Дели Мами, и у правителя Алжира Гассана Паши преувеличенное представление о его богатстве и знатности происхождения. Прямым следствием этого было назначение непомерно высокого размера выкупа в пятьсот золотых эскудо и содержание в особо тяжелых условиях (с железным кольцом на шее и в цепях), чтобы сделать пленника более сговорчивым. Но письма имели и свою положительную сторону: они спасли Сервантеса от смерти. В ожидании богатого выкупа алжирские хозяева, хотя и обрекли его на жестокие условия плена, все-таки старались сохранить ему жизнь.