Po powrocie do Hiszpanii w 1574 roku Pedro de Valdés został mianowany dowódcą floty we Flandrii (Capitán General de la Armada de Flandes). W 1580 roku brał udział w zajęciu Portugalii przez wojska Filipa II (blokada morska wybrzeża). W 1588 roku został mianowany admirałem i dowódcą, liczącej 11 okrętów, eskadry andaluzyjskiej, wchodzącej w skład Wielkiej Armady. Jego okrętem flagowym była karaka ("nao") "Nuestra Señora del Rosario" (1150 ton wyporności, 46 dział, załoga 559 osób), jeden z większych i najsilniej uzbrojonych statków Armady. Już pierwszego dnia bitwy z Anglikami pod Plymouth, w dniu 31 lipca, okręt de Valdésa "Rosario" w wyniku zderzenia utracił sterowność, po czym następnego dnia poddał się Drake'owi, płynącemu na galeonie "Revenge". Następne kilka lat de Valdés spędził jako jeniec w Londyńskiej Tower, skąd wrócił w 1593 roku do Hiszpanii po zapłaceniu okupu.
Pedro de Valdés nie stracił łask króla Filipa II i jego następcy, otrzymał nawet tytuł markiza de Canalejas. W 1602 roku został gubernatorem (Capitán General) Kuby, gdzie okazał się dobrym administratorem. Pozostał na tym stanowisku do 1608 roku, kiedy zakończył swoją karierę wojskową i polityczną, a następnie wrócił do Hiszpanii i osiadł w rodzinnych dobrach.