迪亞斯的暴政不僅使廣大人民忍無可忍，也觸犯了墨西哥資產階級和自由派地主的利益。1910年10月15日,資產階級領袖弗蘭西斯科·馬德羅發表《聖路易斯波托西計劃》，號召人民推翻迪亞斯政權。墨西哥革命遂於11月20日爆發。這時，比利亞在奇瓦瓦市結識了著名的馬德羅派革命者阿勃拉漢·岡薩雷斯，接觸到資產階級民主思想，於是宣布擁護馬德羅，率部加入革命軍，矢誌推翻迪亞斯獨裁政權，為廣大農民爭取土地而戰鬥。由於比利亞在人民群眾中的崇高威望，起義壹呼百應，很快拉起了壹支龐大的隊伍。比利亞指揮著這支部隊在聖安德列斯和伊莎貝拉等戰役中接連取勝，從而顯露出他的軍事才能。
1911年4月，比利亞與另壹支農民軍會合，抵達迪亞斯重兵防守的北方重鎮胡亞雷斯城。5月9日攻城開始，激戰兩天後，革命軍占領該城，生俘敵城防司令。是役震動全國，鼓舞了人民的鬥誌，給予獨裁政權以沈重的打擊，使迪亞斯政府與革命派之間的力量對比發生了決定性的變化。克城之後，馬德羅立即組成全國政府。全國各地的革命軍紛紛主動出擊，僅僅兩周，迪亞斯即被迫辭職，反動政權全面崩潰。 1911年10月，馬德羅在大選中獲勝，資產階級和自由派地主掌握了政權。新政府下令解散農民軍，繼續向農民許諾解決土地問題。比利亞輕信了昔日的盟友，解甲歸田，回到奇瓦瓦州過起平民生活。 1912年3月，原北方農民領袖奧羅斯科在美國壟斷資本家和北部大莊園主的支持下發動反革命叛亂。比利亞重操舊戈，積極參加了平叛活動，因軍功卓著晉升為將軍。他親率部隊，直搗叛亂中心奇瓦瓦州壹帶。美國實業界在這壹地區投入了大量資本，比利亞的軍事行動使許多美國人以“誌願兵”身份參加了奧羅斯科的叛軍。比利亞針鋒相對，公開聲明：美國“誌願兵”壹經俘獲，立即處決。當然，有事做的過火了，連過來采訪革命的美國記者安布羅斯·比爾斯（魔鬼詞典的作者）都給殺了。但後來的約翰·裏德就沒殺。比利亞的民族革命精神受到親美派的仇視。墨西哥軍隊總指揮維克托裏亞諾·韋爾塔於1912年6月逮捕了比利亞，並將其押赴墨西哥城。在特拉代勞科軍事監獄中，比利亞刻苦學習文化，並初步了解了南方農民運動領袖薩帕塔的土改思想。同年11月比利亞越獄，流亡美國。
1913年2月，在美國大使的親自謀劃下，迪亞斯舊部發動叛亂，反對馬德羅政府，成立以韋爾塔為首的新內閣，實行獨裁統治。科阿韋拉州的岡薩雷斯和索諾拉州的貝努斯提阿諾·卡朗薩的擁護者阿爾瓦羅·奧布雷貢，分別組成東北師和西北師，起兵反抗韋爾塔。比利亞獲悉後，星夜越境回國。4月重新組建農民武裝，提出了“恢復憲法自由”的口號。比利亞領導的農民軍對地主階級和反革命毫不留情，沒收他們的土地，剝奪他們的財產，其革命影響很快遍及整個墨西哥北部。為了壯大革命陣營的力量，1913年5月比利亞宣布加入貝努斯提阿諾·卡朗薩領導的護憲運動，同資產階級再次結成聯盟，同時聲明自己的農民軍不接受他人的指揮。這樣，既建立了反獨裁的統壹戰線，又保持了農民軍的獨立性。9月，比利亞著手整頓北方農民軍各部力量，建立了北方師。比利亞領導的北方師同西北師和東北師壹道，組成了護憲運動的三支主要軍事力量。壹個月後，北方師東渡那薩斯河，直插科阿韋拉州府托雷翁市。經過激烈的戰鬥，攻克托雷翁，北方敵軍同韋爾塔反動政府的聯系要道被切斷。反動政府急忙集重兵於***和國中部，企圖阻止南下。但是，比利亞出奇兵折軍北上，於11月再克邊境重鎮胡亞雷斯城，切斷了北方政府軍從美國獲得給養的通道。12月，在德拉布蘭科,北方師壹舉圍殲敵軍5千余人，而後乘勝輕取奇瓦瓦市，該州全境解放。
1914年3月，以奇瓦瓦州為根據地，比利亞移兵拉古那地區。這裏是政府軍的給養重地，反動軍隊企圖依據幾個重要城市，拖住北方師，阻止其南下，3月底至4月初，比利亞三戰三捷，收復了拉古那地區，從而全部解放了***和國北部，比利亞的北方師實際控制了整個北部地區。稍加整頓後，比利亞親率北方師南下，於6月中旬抵達首都北大門薩卡特卡斯城。幾天後，北方師全殲守敵，北方通往墨西哥城的門戶被打開，韋爾塔反動政權面臨著全面崩潰。隨著韋爾塔封建復辟政權崩潰，資產階級同農民起義軍的分裂日益明顯。以卡蘭薩為首的資產階級護憲政府唯恐比利亞軍事上的節節勝利危及即將建立的資產階級政權，7月初，卡朗薩授意東北師將領出面調解比利亞同他的沖突，以此拖住北方師，爭取時間，讓西北師避實就虛，火速南下，搶占首都墨西哥城。同月，比利亞的代表同東北師將領在托雷翁作出“金條款”決議。決議聲明為工人謀取福利，向農民分配土地，懲罰與革命為敵的教會神職人員，在墨西哥建立民主制度等等。決議最後莊嚴聲明，在上述任務未完成前決不放下手中武器。
1914年7月15日，韋爾塔辭職。封建復辟政權的垮臺促使資產階級同農民本來就很脆弱的聯盟迅速破裂。卡朗薩發表聲明，拒不接受“金條款”決議。9月比利亞發表宣言，揭露卡朗薩企圖消滅農民軍的陰謀，聲明不承認其“元首”地位，建議各地革命軍推選壹位文職人員擔任總統，實行大選，恢復憲法秩序，著手進行社會經濟改革。 通過全國革命力量代表大會，比利亞和薩帕塔的農民軍聯盟將墨西哥革命推進到新的階段。在強大的南北農民軍的壓力下，卡朗薩政府被迫放棄首都，逃向南方。
1914年12月，比利亞同薩帕塔在索奇米爾哥會晤並達成協議，實行了全面的政治、思想和軍事聯盟。但由於軍事指揮權上的分歧，統壹的軍事指揮機構未能建立。12月6日，比利亞和薩帕塔率領南北農民革命軍浩浩蕩蕩進入墨西哥城，受到首都人民的熱烈歡迎。質樸的農民軍將領缺乏政治鬥爭經驗和嚴密的政治綱領。比利亞認為，自己不識字，不能擔任總統，薩帕塔也同樣無意於總統職位。在有利形勢下，農民軍沒有建立自己的政府，也未能乘勝追擊資產階級逃亡政府，僅只忙於頒布土地改革和社會改革法令。與此同時，資產階級軍隊爭取到了時間，瘋狂反撲。按照南北農民軍聯盟的計劃，1915年1月比利亞率北師撤出首都，向北挺進消滅北方守敵。資產階級政府軍事總指揮奧布雷貢率主力部隊北上，尋找北方師主力決戰。4月至7月，雙方在***和國中部地區各投入4萬兵力，展開了四次決戰。結果比利亞失利，被迫率余部退入深山，開展遊擊戰爭。 1917年資產階級制定了新憲法，向工農群眾作出了讓步，將勞工立法和土改的要求納入憲法。墨西哥社會日趨穩定。比利亞的政治和武裝鬥爭屢遭挫折。1920年，卡朗薩政權被推翻，臨時政府成立。臨時政府比較堅決地實行1917年的憲法，在土地等問題上向農民作出了更大的讓步，同時比利亞只剩下幾百名老戰士，已無力與政府軍對抗，同年6月，只得與臨時政府的代表達成協議，宣布放棄政治和軍事生活。1923年，墨西哥國內局勢重新惡化。資產階級統治集團十分懼怕比利亞的革命聲望，於1923年7月20日派人暗殺了這位革命戰士。比利亞終年僅45歲。