Tratábase, debe pensarse, de un plan combinado, pues ni es verosímil que Lavalleja se lanzara a la campaña sin tener inteligencias previas con su antiguo conmilitón y amigo, ni que Rivera emprendiera — casualmente — un viaje arriesgado, y sin escolta, en momento en que una revolución de los patriotas se descontaba, días más, días menos.
Convertido de este modo en segundo jefe del ejército libertador, ganó el 24 de setiembre la batalla de Rincón, y participó del triunfo de Sarandí el 12 de octubre.
A la hora de entrar a territorio oriental el ejército de las Provincias Unidas cuando estas declararon la guerra al Imperio del Brasil, fué reconocido como general de división; pero por diferencias con Lavalleja, que sobrevinieron presto, abandonando el ejército, pidió el 21 de abril su pase a Buenos Aires y de aquí en seguida, se puso en marcha para Santa Fe, donde gobernaba el general Estanislao López.
En Santa Fe, de acuerdo con López y auxiliado por él, planeó — apartado según se hallaba de la lucha — una operación militar independiente que consistía en invadir el territorio brasileño de Misiones, llevando la guerra a un escenario remoto donde nadie podía esperarlo.
El 25 de febrero de 1828, dando comienzo a una empresa audaz, digna de un militar de verdaderas aptitudes, entró a la patria por el departamento de Soriano, y atravesando una distancia enorme, alcanzó las márgenes del río Ibicuy y lo vadeó el 21 de abril, después de rechazar una gran guardia brasileña.
Ya en territorio enemigo organizó rápidamente, con ayuda de los pocos jefes y oficiales que lo acompañaban, el Ejército del Norte abriendo un nuevo frente de pelea ante la sorpresa del Imperio.
Basculada la lucha por esta brillante campaña, la gravitación de Rivera se hizo sentir inmediatamente en el cuadro general de las operaciones de guerra, apresurando el ajuste de la Convención Preliminar de Paz.
La conquista de las Misiones fué decisiva en el curso de los acontecimientos y el Ejército del Norte quedó reconocido como ejército nacional.
Ministro de Guerra del Gobierno Provisorio el 28 de agosto de 1829, el 24 de octubre de 1830 resultó electo Primer Presidente Constitucional de la República. En su periodo de mando, aunque tuvo que debelar por las armas dos movimientos anárquicos provocados por el general Juan Antonio Lavalleja, se estructuró la nación con la colaboración de los más eminentes hombres civiles que fueron llamados y utilizados. Sin embargo, Rivera, carente de un concepto cabal de sus obligaciones y de sus atribuciones, y por natural desordenado, comprometió el crédito de su administración en materia administrativa,
Sustituído en la presidencia por el general Manuel Oribe, cuya candidatura patrocinó hasta llevarla al
