W 1629 roku opuścił Belgię i przeniósł się do Hiszpanii. Było to spowodowane otrzymaniem nominacji na wykładowcę Kolegium Cesarskiego w Madrycie. Nominację otrzymał od generała Muzio Vitelleschiego. W Hiszpanii nauczał matematyki, prowadził również wykłady poświęcone zagadnieniu fortyfikacji przeznaczone dla młodych arystokratów, którzy chcieli robić karierę w wojsku. Zawarł także znajomość z innym uczonym przebywającym na dworze hiszpańskim Michaelem van Langrenem, z którym później często korespondował, wymieniając się poglądami naukowymi. Cieszył się dużym zaufaniem dynastii Habsburgów. Był doradcą Filipa IV w zakresie obronności. W 1638 roku król nadał mu tytuł kosmografa Rady IndiiFeingold Mordechai, Jesuit science and the Republic of Letters, MIT Press, Cambridge, 2003. Della Faille odwdzięczył się, dedykując Filipowi jedną ze swoich najważniejszych prac. W 1640 roku Habsburgowie hiszpańscy utracili władzę nad Portugalią. Della Faille został wówczas oddelegowany do pomocy w budowie fortów na granicy hiszpańsko-portugalskiej, gdzie pomagał szóstemu księciu Alby.