1816年底，玻利瓦尔率远征军乘“迪亚娜”号军舰在巴塞罗那登陆，他派部将率船队向西佯攻加拉加斯，自己率主力部队在东部地区开辟根据地。
玻利瓦尔开始征募委内瑞拉国内的爱国武装和游击队加入玻利瓦尔的远征军，大批骁勇善战的草原牧民加入到玻利瓦尔的部队，随着拿破仑战争的结束，一些英国士兵也加入到玻利瓦尔的爱国军当中，在好友希斯洛普等商人的帮助下，爱国军获得了购买军火和给养的现金和贷款。
1817年2月9日，玻利瓦尔和贝穆德斯和解，他们在巴塞罗那涅韦利河的大桥上相互拥抱。同年4月，曼努埃尔·皮亚尔发动圣费利克斯岛战役，包围安戈斯图拉。5月，玻利瓦尔的军队度过奥里诺科河，与已经包围安戈斯图拉的爱国军会合。
5月8日，在加里亚科召开由牧师何塞·科尔特斯·马达里亚加发起的议会。会议以失败而告终，但通过的法令有两项继续生效，它们是：国旗以七星为标志，命名玛格丽塔岛为新埃斯帕尔塔国。
5月12日，玻利瓦尔提升皮亚尔为总司令。6月19日，玻利瓦尔以和缓的语气写信给皮亚尔：“将军，我宁愿去和西班牙人作战，不愿在爱国者之间发生不愉快的事。”7月4日，为逃脱西班牙保皇军的第一次伏击，玻利瓦尔跳进卡萨科伊马湖，在没脖的水中，面对他失魂落魄的军官，他依然振奋地讲述他征服安戈斯图拉后直至解放秘鲁的行动计划。
7月27日，爱国军进入安戈斯图拉，2000多名殖民军乘船沿奥里诺科河朝出海口逃跑，玻利瓦尔带领骑兵追击敌军，在河口附近与敌军展开激战。爱国军大获全胜，生擒敌人1700多人，并截获敌船14艘。10月16日，路易斯·布里翁主持军事法庭，皮亚尔将军在安戈斯图拉被枪决。
10月28日，玻利瓦尔在安戈斯图拉被授予“最高元首”的称号，委内瑞拉第三共和国正式诞生。10月30日，玻利瓦尔下令建立临时国务委员会。玻利瓦尔已从博伟斯牧民军摧毁第二共和国中吸取了教训，认识到只有把亚诺斯人、黑人奴隶和印第安人都团结起来，才能取得解放战争的胜利。
因此，他加强同亚诺斯牧民领袖何塞·安东尼奥·派斯·埃雷拉的合作，并把土地分配给参加过爱国军的亚诺斯战士。在玻利瓦尔优惠政策的鼓舞下，大批亚诺斯牧民加入爱国军队，派斯也成为玻利瓦尔的重要将领1818年底，在安戈斯图拉举行国会选举。
1819年2月15日，召开国会第一次会议，宣布委内瑞拉第三共和国正式成立。玻利瓦尔在国会发表讲话，提出资产阶级民主共和制的政治主张和中央集权制的国家学说，重申废除奴隶制。国会采纳了他的重要主张，通过了关于实行中央集权宪法，选举玻利瓦尔为共和国总统，确立了他在政治、军事、外交等方面的领导地位，加强了**的权力。
国会闭幕后，玻利瓦尔立即挥师东进，决定于雨季进入已重新遭受西班牙控制的新格拉纳达。开辟新的革命根据地。6月22日，玻利瓦尔抵达安第斯山麓附近的德雷波镇梅塔一带，与弗朗西斯科·德保拉·桑坦德尔的军队会师。7月初，玻利瓦尔随桑坦德尔翻越安第斯山脉，打败了巴勃罗·穆里略指挥的西班牙军，并于8月5日占领了通哈。
8月7日，玻利瓦尔和桑坦德尔在通哈通向圣菲波哥大的博亚卡河桥边，与西班牙军队展开决战，这就是著名的博亚卡战役。当时，西班牙军队有2900人，玻利瓦尔有2600人。在玻利瓦尔的指挥下，桑坦德尔率部占领桥头，将敌军分成两段，爱国者向敌军发动猛攻。经过2小时的激战，西班牙军队大败，穆里略等1600人被俘。新格拉纳达总督闻讯后逃离圣菲波哥大。8月10日，玻利瓦尔率领爱国军进入圣菲波哥大。博亚卡战役的胜利标志着新格拉纳达获得解放。
1819年12月17日，在安戈斯图拉召开国民议会，根据玻利瓦尔的建议，解散委内瑞拉第三共和国，宣布成立大哥伦比亚共和国。共和国由原新格拉纳达总督区的领地组成，分三大行政区：委内瑞拉、新格拉纳达、基多。而事实上，大哥伦比亚共和国在玻利瓦尔率军解放了委内瑞拉和基多后才成为现实。会议还将库库塔定为临时首都；玻利瓦尔在此次会议上当选为总统兼军队统帅，获元帅军衔，桑坦德尔当选为副总统。</div>