Un buen grupo de patriotas (entre ellos Carrera y O'Higgins) ya se encontraban exiliados en Mendoza (Argentina), en donde era gobernador José de San Martín. Este favoreció inmediatamente a O'Higgins, probablemente por las conexiones de ambos con la Logia Lautaro, que trabajó a nivel hispanoamericano para obtener la independencia, como también como por el desprestigio sufrido por los Carrera a partir del desastre de Rancagua y, final y quizás principalmente, debido a una serie de actitudes por parte de los Carrera que fueron interpretadas como una tentativa de desconocer las autoridades argentinas en general y la de San Martín en particular (Ver, por ejemplo, Barros Arana. Historia General de Chile. Tomo 10, capítulo III, puntos 4,5,6,7. pps 135-150 aprox.) El sino de Carrera iría cada vez peor, y eventualmente terminó por ser fusilado en 1821.²⁰​

(Hay antecedentes más modernos que implican que San Martín y Carrera se conocían ya desde la estadía de ambos en España al inicio de las guerras napoleónicas, situación en que, queriendo J.M. Carrera cambiarse de unidad militar -para poder combatir en el frente- incurrió en una falta y fue detenido: el oficial a cargo de su arresto habría sido el propio José de San Martín ^{[cita requerida]}. A la postre, Carrera lograría combatir y se distinguió en batalla, al igual que el argentino).

Pero además, para ese momento San Martín preparaba un plan de invasión al Perú a través de Chile.^{nota 5}​ Con la derrota del movimiento independentista en Chile San Martín debía ahora pensar en la necesidad de liberar Chile para poder ahora alcanzar Lima. Para la organización del ejército contaba ahora con parte de los patriotas chilenos emigrados liderados por O'Higgins, quien se incorporó al ejército de los Andes como Brigadier.²¹​ El historiador chileno P. Guzmán en su libro "Historia de Chile" (tomo I, pág. 400) se refiere con detalle a la empresa emancipadora:

"Apenas se reunieron en Mendoza los fugitivos chilenos, cuando trataron de poner en planta el grandioso proyecto de recuperar su amada patria; pero no correspondiendo su actual invalidez á sus ardientes deseos, ocurrieron al supremo gobierno de Buenos Aires, que en aquella sazon desempeñaba D. Ignacio Alvarez y sucesivamente ocupó el señor de Pueyrredón, solicitando sus auxilios y poderosa protección para lograr tan grande empresa. Compadecida la superioridad argentina de la triste situacion de los Chilenos, libró con generosidad oportunas providencias, de Mendoza, el Sr. D. José de San Martin, la organización de las tropas y nombrándole al mismo tiempo de General en Jefe de aquella expedición.

No se engañó ciertamente en la elección de nuestro general el excmo. gobierno de Buenos Aires, y sin duda le eligió para caudillo por hallarse penetrado de antemano de su pericia y talentos militares que había perfeccionado en la guerra de la Península, en donde se había distinguido entre los mas sobresalientes oficiales. En efecto, luego que se le confirió el cargo de general de la nueva expedicion, se dedicó Su Excelencia á formar algunas compañías de reclutas, y se ocupó con tanto empeño en disciplinar su gente, que en breve tiempo pudo formar un ejército capaz de medir sus fuerzas con el realista de Chile, con solo el corto refuerzo de cuatrocientos cincuenta hombres del batallon n.º 1 y doscientos del regimiento de granaderos de á caballo que le vinieron de Buenos Aires.

Las noticias de estos preparativos de guerra en Mendoza aunque llegaron á Santiago, se burlaban los realistas del proyecto y lo atribuían unos á falta de verdad y otros á un delirio imaginario en la fantasía de los prófugos; sin embargo, adquiriendo Marcó después por sus espías mas individuales noticias que le aseguraron la verdad, le pusieron en gran cuidado y no menor confusión, pues no sabia el punto fijo por dónde debía venir el ejército restaurador. Constaba este entonces de cerca de cuatro mil hombres de tropas de línea, cuando las fuerzas realistas del de Marcó ascendían á siete mil seiscientas y trece plazas sin contar las milicias armadas y contadas á sueldo. Para contrapesar la desigualdad de fuerzas, se propuso el general San Martin obligar á Marcó á dividir las suyas por medio de un ardid de guerra.

Como parte de la llamada "Guerra de Zapa" se le encargó al abogado Manuel Rodríguez Erdoíza, iniciar una serie de actividades guerrilleras que inquietaran a los realistas, pusieran en ridículo a San Bruno, y levantaran la moral patriota. De esta manera, Rodríguez se transformó en una suerte de héroe romántico de la independencia y reconocido por el pueblo el cual lo protegía y le daba apoyo y cariño. Una de sus más celebradas hazañas -probablemente fantástica pero fuertemente arraigada en el alma popular- fue disfrazarse de mendigo y obtener una moneda en caridad de parte del propio gobernador Marcó del Pont, quien había puesto precio a la cabeza de Rodríguez: más tarde se la devolvió con una nota satírica. Rodríguez continuó sus guerrillas por todos los rincones del país, enviándole información a San Martín sobre el estado de las fuerzas españolas y sin ser capturado hasta que el ejército realista se viera demasiado cansado y reducido. El grupo de guerrilleros armados de Manuel Rodríguez estuvo formado principalmente por la banda de bandoleros de José Miguel Neira, quién se convertiría también en un patriota.

En diciembre de 1816 el Ejército de los Andes completó su formación y en enero de 1817, con el aval del Director Supremo de las Provincias Unidas del Río de la Plata, Juan Martín de Pueyrredón, comenzó el Cruce de los Andes para liberar Chile. Cruzando la cordillera por varios pasos (ver Rutas sanmartinianas): más de 4.000 hombres con caballería y artillería, sin bajas y a más de cuatro mil metros de altura completan la hazaña. El ejército se reunió el 8 de febrero en el poblado de Curimón, donde la orden franciscana facilitó los jardines interiores de su convento, en el valle de Aconcagua al norte de Santiago.

El 12 de febrero se inició la Batalla de Chacabuco. En ella midieron sus fuerzas el ejército de los Andes de San Martín, y el realista de Rafael Maroto, quien sufrió una decisiva derrota. Otra carga épica de O'Higgins, seguido por los batallones de "negros" -entre los que abundaban los soldados de esa etnia y los mestizos y mulatos- rompió las líneas del odiado Regimiento Talaveras y bate la resistencia realista. Capturado en el Campo de batalla, el tristemente célebre capitán San Bruno es sumariamente juzgado y ajusticiado.

La batalla permitió a los patriotas instalarse en Santiago. Reunida la asamblea bajo la presidencia del gobernador don Francisco Ruiz Tagle, elegido interinamente por el pueblo al tiempo de la fuga de Marcó del Pont, los concurrentes declararon por aclamación que a la voluntad unánime era nombrar a don José de San Martín gobernador de Chile con omnímoda facultad, y así lo hicieron constar en el acta que se levantó y todos firmaron ante escribano público. El general, fiel a sus instrucciones,²²​ y a su plan político, se negó a aceptar el mando que se le ofreció, ("Chile debe ser gobernado por un chileno") y convocó por intermedio del Cabildo una nueva asamblea popular a que concurrieron 210 vecinos notables. El auditor del ejército de los Andes, Dr. Bernardo de Vera y Pintado, reiteró públicamente la renuncia de San Martín, y fue aclamado en el acto el general O’Higgins Director Supremo del Estado de Chile, declarando Vera que la elección era del agrado del general San Martín^{nota 6}​

El nuevo Director nombró por ministro del interior a don Miguel Zañartu, de sólido carácter y decidido partidario de la alianza chileno-argentina, y en el departamento de guerra y marina al teniente coronel don José Ignacio Zenteno, secretario de San Martín. Su primer acto de gobierno, el 17 de febrero de 1817, fue dirigirse al pueblo en una proclama con alusión honorífica a las Provincias Unidas y a San Martín:²³​ Instituto Nacional San Martiniano.²⁴​

"Ciudadanos: elevado por vuestra generosidad al mando supremo de que jamás pude considerarme digno es una de mis primeras obligaciones recordaros la mas sagrada que debe fijarse en vuestro corazón. Nuestros amigos los hijos de las Provincias del Río de la Plata de esa nación que ha proclamado su independencia como el fruto precioso de su constancia y patriotismo acaban de recuperaros la libertad usurpada por los tiranos. Estos han desaparecido cargados de su vergüenza al ímpetu primero de un ejército virtuoso y dirigido por la mano maestra de un general valiente experto y decidido á la muerte ó á la extinción de los usurpadores. La condición de Chile ha cambiado de semblante por la grande obra de un momento en que se disputan la preferencia el desinterés mérito de los libertadores y la admiración del triunfo. ¿Cuál deberá ser nuestra gratitud á este sacrificio imponderable y preparado con los últimos esfuerzos de los pueblos hermanos?. Vosotros quisisteis manifestarla depositando vuestra dirección en el héroe. ¡Oh! si las circunstancias que le impedían aceptar hubiesen podido concillarse con vuestros deseos yo me atrevería á jurar la felicidad permanente de Chile. Pero me cubro de rubor cuando habéis sustituido mi debilidad á la mano fuerte que os ha salvado. Instruíos de los antecedentes que vosotros mismos habéis formado para esta elección y os uniréis á mis sentimientos. Los de la unidad y concordia deben inflamar el espíritu de los Chilenos. Un olvido eterno de esas mezquinas personalidades que por sí solas son bastantes á hacer la ruina de los pueblos. Yo exijo de vosotros aquella confianza recíproca sin la cual el gobierno es la impotencia de la autoridad ó se ve forzado á degenerar en despotismo. No perder los laureles adquiridos con tantos sacrificios. Resolverse á no existir antes que dejarse oprimir otra vez del bárbaro español, que perezca el último ciudadano en la defensa del precioso suelo en que vio la primera luz un reconocimiento eterno á sus libertadores, un amor á la patria que sea el distintivo de todo Americano, un zelo activo por la justicia y el honor un odio irreconciliable á los maquinadores de nuestra esclavitud, hé aquí los sentimientos de vuestro director y los que han de hacer vuestro carácter si hemos de ser libres. Cooperad y seréis el ejemplo de la gratitud, el terror de la tiranía y la envidia de la paz"

Santiago, 17 de febrero de 1817.

BERNARDO O'HIGGINS Miguel Zañartu, Secretario.²⁵​

Bernardo O'Higgins sería Director Supremo hasta 1823. En el primer aniversario de la batalla de Chacabuco, proclamó la independencia (12 de febrero de 1818) en la ciudad de Talca,²⁶​ Independencia que había proclamado el 1 de enero de ese mismo año en la ciudad de Concepción.²​³​