Когда в 1910 году на сцену выступил Мадеро, Вилья все еще находился вне закона. Быть может, как утверждают его враги, он увидел возможность загладить свои грехи, а может быть, что кажется более вероятным, он просто был увлечен революцией пеонов, революцией бедноты. Как бы то ни было, но примерно через три месяца после начала вооруженного восстания Вилья внезапно появился в Эль-Пасо и предоставил себя, свою банду, свое знание страны и все свое состояние в полное распоряжение Мадеро. Огромные богатства, которые он, по всеобщему мнению, должен был нажить за двадцать лет грабежа, на деле свелись к тремстам шестидесяти трем серебряным песо, изрядно потертым. Вилья получил чин капитана в мадерястской армии и в этом чине отправился вместе с Мадеро в город Мехико, где был произведен в почетные генералы обновленных руралес. Он был прикомандирован к армии Уэрты, когда она была послана на север для подавления восстания генерала Ороско. Вилья командовал гарнизоном в Паррале и нанес поражение Ороско, на стороне которого было значительное численное преимущество, в единственном за всю войну решительном сражении.
Уэрта назначил Вилью командующим авангардом, свалив на него и на ветеранов армии Мадеро всю тяжелую и опасную работу, в то время как федеральные полки отсиживались в тылу под защитой своей артиллерии. В Хименесе Уэрта внезапно приказал арестовать Вилью, предал его военно-полевому суду, обвинив его в неподчинении приказу, который, как он утверждал, был передан Вилье в Парраль по телеграфу. Вилья отрицал это, заявляя, что он никакого распоряжения не получал. Процесс продолжался пятнадцать минут, и будущий самый грозный противник Уэрты был приговорен к расстрелу.
Альфонсо Мадеро, находившийся в штабе Уэрты, приостановил исполнение смертной казни, но президент Мадеро, будучи вынужден поддержать авторитет своего главнокомандующего, приказал посадить Вилью в главную тюрьму столицы. За все это время Вилья ни разу не поколебался в своей верности Мадеро — вещь неслыханная в истории Мексики. Он давно уже страстно стремился к образованию и теперь не стал тратить время на напрасные сожаления или политические интриги. Он с необыкновенным энтузиазмом начал учиться грамоте. У него не было ни малейшей подготовки. Он говорил лишь на грубом диалекте бедноты, известном под названием pelade Он не имел ни малейшего представления об элементарной грамматике, не говоря уже о философии языкознания, но он начал именно с этого, потому что он всегда стремился узнать причины, лежащие в основе явлений. Через девять месяцев он уже очень неплохо писал и умел читать газеты. Очень интересно наблюдать или, вернее, слушать, как он читает: он бормочет слова вслух, как ребенок. Наконец правительство Мадеро устроило ему побег из тюрьмы, для того ли, чтобы спасти престиж Уэрты, так как друзья Вильи настоятельно требовали пересмотра дела, или потому, что Мадеро убедился в невиновности Вильи, хотя и не осмеливался открыто освободить его.
С этого времени до начала последней революции Вилъя жил в Техасе, в Эль-Пасо, и именно оттуда в апреле 1913 года он отправился завоевывать Мексику всего с четырьмя товарищами, тремя вьючными лошадьми, двумя фунтами сахара и кофе и фунтом соли.
Об этом рассказывают следующий анекдот. Ни у Вильи, ни у его товарищей не было денег на покупку лошадей. В течение недели он посылал двух своих приятелей в местную конюшню брать каждый день лошадей напрокат. Они исправно платили после каждой поездки, и, когда однажды они попросили дать им восемь лошадей, служащий конюшни, не задумываясь, выполнил их просьбу.
Шесть месяцев спустя, когда Вилья во главе четырехтысячной армии с триумфом вступил в Хуарес, первым его общественным актом было послать хозяину конюшни сумму, равную двойной стоимости взятых у него лошадей.
Он набирал солдат в горах вблизи Сан-Андреса, и его популярность была столь велика, что в течение одного месяца у него набралась армия в три тысячи человек; через два месяца он очистил весь штат Чиуауа от федеральных гарнизонов, загнав их в город Чиуауа; через шесть месяцев он взял Торреон, а через семь с половиной месяцев — Хуарес; федеральная армия Меркадо бежала из Чиуауа, и почти вся Северная Мексика была освобождена.