Na zijn nederlaag in de opstand, Caldas, uit angst voor represailles, ontsnapte naar Popayán, maar vond dat het was ingehaald door de koninklijke troepen onder bevel van de toekomstige onderkoning Juan Sámano, ging dan naar de provincie Antioquia. Antioquia had onafhankelijkheid verklaard als de "Staat van Antioquia" of de "Vrije en Soevereine Staat van Antioquia". De staat Antioquia had Juan del Corral als dictator benoemd, en del Corral verwelkomde Caldas en benoemde hem tot directeur van een militaire school en als directeur van geweerfabrieken en algemeen ingenieur, en gaf hem de rang van kolonel. Als ingenieur was Caldas verantwoordelijk voor het oprichten van gebouwen, poederfabrieken en wapenfabrieken, evenals het slaan van munten. Hij gaf ook les aan de Academie van Ingenieurs in Medellín, in 1814. Tussen 1813 en 1814 nam hij de leiding over de vestingwerken langs de rivier de Cauca en de installatie van een geweer- en buskruitfabriek. Tegen het einde van 1814 was Nariño verslagen en gearresteerd door de Spaanse kroon, en Bolívar en zijn leger hadden de onderwerping van Cundinamarca aan de Verenigde Provincies gedwongen. De federalistische Generaal-Gouvernement, die was gevestigd in Santafé, met toenemende bezorgdheid over de mogelijkheid van een Spaanse herovering
Na het begin van Morillo's campagne, riep hij Caldas om hem te benoemen met de oprichting van een soortgelijke militaire school, en om bruggen, loopgraven en vestingwerken rond de stad te bouwen. Hij werd naar het noordelijke leger gestuurd en moest wegen in Quindío versterken.