El 20 de marzo llegó la división Las Heras a Pelarco, y en la mañana de ese día llegaron San Martín y O'Higgins a San Fernando, donde fueron hallados por el capitán Viel, oficial del regimiento de granaderos a caballo, enviado por Las Heras la noche anterior en busca del general en jefe. Viel informó a San Martín que la división argentina se había salvado íntegramente y enseguida concibió el desquite de la derrota.
Las Heras acampó el 21 en Quechereguas; en el trayecto encontró mulas con munición de artillería; cruzó el arroyo Chimbarongo y, sabiendo que San Martín se hallaba en San Fernando, dejó el mando de la columna al teniente coronel Conde y fue al encuentro del general en jefe. En San Fernando se hallaban los restos del batallón Nº 8 con su comandante y poco después reunió varios grupos dispersos, los cuales, con la división argentina, sumaban 4.000 hombres.
San Martín ordenó a Las Heras que se hiciese cargo de todas las fuerzas y las condujese a Santiago sin comprometerse en acciones serias con el enemigo.
El 21 de marzo por la tarde llegó a Santiago el general Brayer, cuya aureola en los ejércitos napoleónicos no encontró ninguna justificación al servicio de los de la independencia; difundió la noticia del desastre de Cancharrayada, lo cual sembró el pánico; dijo que San Martín y O'Higgins habían muerto y que el ejército había dejado de existir. Algunos vecinos se aprestaban a huir hacia Mendoza y otros se avinieron a reconciliarse con los realistas. El coronel de la Cruz, director delegado, convocó a un cabildo abierto el 22 de marzo, en el que Brayer informó que no había esperanza de reaccionar. Poco después, sin embargo, llegó la noticia de que San Martín se encontraba en San Fernando, donde reunía a los fugitivos; el 23 se supo que Las Heras había salvado toda su división y que aún se disponía de 4.000 hombres.
El 24 por la noche llegó a Santiago el general O'Higgins con el brazo en cabestrillo y fue recibido con salvas de artillería; se hizo cargo de inmediato del gobierno y se comenzó a montar a toda prisa el aparato bélico, comprando armamentos y haciendo trabajar a la maestranza noche y día.
En la tarde del 25 entró San Martín en la capital con una pequeña escolta; fue recibido con entusiasmo y en la plaza arengó al pueblo, prometiendo dar en breve un día de gloria a América del Sur.
Fray Luis Beltrán aseguró al general en jefe que tenía repletos los depósitos de municiones y alcanzó un rendimiento de 50.000 cartuchos diarios. En esas condiciones, San Martín se dedicó a ordenar la campaña para reparar con creces el desastre de Cancharrayada.
El 12 de febrero de 1817, su participación en la batalla de Chacabuco fue esencial para asegurar la victoria. Dirigió la primera campaña al sur de Chile, venciendo al general José Ordóñez en Curapaligüe y Gavilán, al norte de Concepción. Después quedó bajo el mando de O'Higgins que organizó, en diciembre, el Sitio de Talcahuano. Pero O'Higgins desoyó las ideas de Las Heras y siguió las del general Miguel Brayer — general de los ejércitos de Napoleón Bonaparte — y, a pesar del heroísmo de Las Heras, que perdió la mitad de sus hombres, el asalto fue un desastre. Poco después llegaban refuerzos del Virreinato del Perú para los realistas, de modo que San Martín ordenó el repliegue y se puso al mando del ejército. Una imprudencia costó la derrota en la Sorpresa de Cancha Rayada, donde la decisión de Las Heras salvó la mitad del ejército. Con esos hombres y algunos más, y solo dos semanas más tarde, San Martín obtuvo la definitiva victoria en la batalla de Maipú, donde Las Heras completó la victoria derrotando al general Ordóñez, y permaneció en Chile en donde se casaría.
Se estableció un campo de instrucción en los llanos de Maipo y un servicio de avanzadas de caballería en Rancagua para dar seguridad al campamento y mantener la observación sobre los movimientos del enemigo.
En previsión de cualquier contraste, San Martín hizo preparar secretamente depósitos de municiones y elementos entre Santiago y La Serena para facilitar la retirada hacia Coquimbo, y en la ruta de Uspallata, para el caso que sus tropas fuesen arrojadas contra la cordillera.
La división Las Heras continuó la marcha hacia Santiago; el 28 cruzó el río Maipo, después de haberse puesto en Los Graneros a las órdenes del segundo jefe González Balcarce. Al entrar en el campamento González Balcarce cedió el mando nuevamente a Las Heras, el verdadero héroe de la jornada, para que recibiese el homenaje que le tributaba la población.
Una junta de guerra convocada por Osorio después de Cancha rayada aconsejó retroceder a Talca, aunque Ordóñez y el jefe de la artillería eran partidarios de la persecución del enemigo hasta aniquilarlo; prevaleció el criterio del repliegue a causa del cansancio de las tropas.
Hasta el 24 permaneció en Talca el ejército de Osorio y ese día inició la marcha hacia el norte; el 25 estaba en Quechereguas, el 27 en Chimbarongo.
A partir, de este punto, una partida de granaderos a caballo mantuvo contacto permanente con los movimientos realistas. Las tropas de Osorio entraron el 28 en San Fernando y el 29 llegaron a la hacienda de Valdivieso; el 30 se produjo el primer encuentro entre partidas de caballería de ambos bandos.
En los primeros días de abril de 1818, el Ejército Unido había completado la reorganización; bastaron diez días para que un ejército en derrota y disperso se hallase en condiciones de afrontar nuevamente al enemigo. Contaba San Martín con 4.900 hombres y 21 piezas de artillería; Osorio disponía de 5.300 hombres y 14 piezas. El 4 de abril, después de un encuentro con partidas patriotas, los realistas acamparon en la hacienda Lo Espejo.