Al poco tiempo de iniciar su carrera militar en el regimiento de Murcia, San Martín pasó a las guarniciones de África en Melilla.

Tuvo su bautismo de fuego a los quince años en 1791, cuando en la plaza de Orán en Africa, su batallón enfrentó un ataque de moros. Durante treinta y siete días sufrieron el fuego del enemigo, el hambre y el insomnio. 

De Africa pasó con su regimiento al ejército de Aragón en 1793, y de éste al de Rosellón, mandado por el general Ricardos, que combatía contra la invasión del ejército francés. Ricardos era un excelente táctico, de quien San Martín debió recoger muchas enseñanzas. Al pie de los Pirineos orientales, rechazó en veinte días tres ataques generales y triunfó en once combates parciales contra el enemigo. En la mayor parte de esos combates se distinguió José Francisco, valiéndole su desempeño un ascenso a Segundo Subteniente del regimiento de Murcia.

En esta guerra contra Francia también participaban –aunque en otros cuerpos del ejército español- sus hermanos Manuel Tadeo y Juan Fermín.

Muerto el General Ricardos en un combate y vencido el ejército español, se tuvieron que replegar a Colliore, cuya plaza fue defendida fuertemente hasta que el ejército fue obligado a capitular. Esta acción le valió un ascenso a Teniente Segundo, en 1795.
Este ciclo de la guerra con Francia finalizó con el tratado de Basilea (1795) por el cual Napoleón obligó a España a convertirse en su aliada.

España entraba de esta manera, en guerra contra Inglaterra. Esta última atacó con su flota a la escuadra española en el Cabo de San Vicente, en 1797. El regimiento de Murcia, componía parte de la dotación de la escuadra hispana que en aquella lucha perdió cuatro de sus mejores naves. Así, San Martín recibió su bautismo de fuego en el mar.

En 1801, junto al Batallón de Voluntarios de Campo Mayor enfrentaba a los ejércitos portugueses con motivo de la guerra declarada por Carlos IV ese año. Cuando se firmó la paz de Amiens en 1802, su regimiento participó del bloqueo de Gibraltar y de Ceuta.

En Cádiz fue ascendido a Capitán Segundo de su regimiento de Campo Mayor, en 1804. Allí debió prestar servicios para combatir la epidemia de cólera que azotaba a la población.

Además, en Cádiz entró en contacto con jóvenes americanos, como Bernardo O`Higgins y Miguel Carrera, en cuyas cabezas comenzaban a germinar ideas de libertad del dominio español y que, en su mayoría, formaban parte de sociedades patrióticas como la Logia Lautaro, filial de la Gran Reunión Americana, fundada en Londres por el venezolano Francisco Miranda. También allí recibió noticias de que la población rioplatense había rechazado la invasión de tropas inglesas. 

Cuando el gobierno de Portugal desobedeció el bloqueo continental declarado por Napoleón al arribo de mercadería británica a Europa, las tropas franco-hispanas invadieron Portugal. En esas acciones participó José Francisco que ya preveía la claudicación del gobierno español ante el francés. A esta situación se sumaron las discordias entre el rey Carlos IV y su hijo Fernando, aprovechados por Napoleón para dominar por completo a España.

El pueblo español no iba a tolerar sumiso esa dominación. La primera reacción se tradujo en el movimiento del 2 de mayo de 1808 en Madrid, del cual participó Manuel Tadeo, hermano de San Martín. Aunque este movimiento fue sofocado, la rebelión continuó.

San Martín se encontraba en Cádiz como edecán del General Francisco María Solano Ortiz de Rosas, quien fue muerto por el pueblo acusado de traidor, ya que apoyaba a los franceses. San Martín trató de frenar a la multitud, pero no lo logró y tuvo que salir de incógnito con rumbo a Sevilla, en donde continuó al frente del Regimiento Campo Mayor. Había sido ascendido a general en junio de 1808.

Por sus aptitudes organizativas, José Francisco fue convocado por el marqués de Conpigny, como Mayor General de las tropas al mando de Don Francisco Torres Valdivia en el reino de Jaen, pertenecientes a la segunda división que mandaba Conpigny.

Se iniciaban operaciones contra los ejércitos napoleónicos. San Martín encabezaba las guerrillas de la avanzada española que en Arjonilla (28 de junio de 1808) enfrentaba al ejército francés y lograba desbaratarlo. En mérito a este hecho, la Junta de Sevilla le otorgó el grado de Capitán agregado al Regimiento de Caballería de Borbón.

Días más tarde, cargó contra un destacamento en La Cuesta del Madero, al que venció logrando varios prisioneros. Este enfrentamiento presagiaba la victoria que las fuerzas españolas obtuvieron en Baylén (19 de julio de 1808), con 19.000 prisioneros, 40 cañones, 20 carros de artillería y 4000 caballos. Por su heroico comportamiento en esa batalla, San Martín recibió el grado de Teniente Coronel y una medalla de honor.

A fines de 1808 por una afección a las vias respiratorias –que lo acompañaría toda su vida- estuvo de licencia con goce de sueldo.

En enero de 1810, la Junta Suprema de Sevilla nombró a San Martín ayudante del General Conpigny. Como oficial del ejército español participó de la batalla de Albuera (15 de mayo de 1811) y, junto a las fuerzas de Inglaterra y Portugal al mando del general Beresford, –el mismo que cinco años antes había rendido sus banderas en Buenos Aires- lucharon contra los ejércitos franceses.

Para esta época se conoció en Cádiz la noticia de la decisión tomada en Buenos Aires el 25 de mayo de 1810. Entre sus compañeros de armas y de ilusiones por ver una América independiente se encontraban Carlos María de Alvear y el chileno José Miguel Carrera.

La experiencia ganada a partir del combate contra moros, franceses, ingleses y portugueses iba a jugar a favor de sus planes en América. Luego de veintiún años sirviendo en España, decidió retornar a su lugar de origen y presentó solicitud de retiro del ejército español. Al mismo tiempo,  solicitó permiso para trasladarse a Lima donde, según expresó, tenía que velar sus intereses. El permiso le fue concedido.

A través del desempeño en su carrera militar, cultivó importantes logros en la lucha contra los moros en el norte de África y contra los franceses en España. La experiencia capitalizada resultó de utilidad en América e hizo fructificar la independencia de Sudamérica. Su bravura y valentía pueden advertirse en las palabras de sus superiores, tal el caso del Teniente Coronel don Juan de la Cruz Mourgeón en el parte de la Batalla de Arjonilla y en el resumen de sus intervenciones militares en España hasta 1809.

PARTE DE LA BATALLA DE ARJONILLA. 23 DE JUNIO DE 1808
CAMPAÑAS Y ACCIONES DE GUERRA