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en 1815 fue destinado a las colonias americanas como general en jefe del ejército del Alto Perú. Este territorio se había convertido, gracias a la actuación del virrey Abascal, en un reducto realista casi inexpugnable durante todo el período de las guerras emancipadoras americanas. Abascal ocupó militarmente el Alto Perú, sofocó la insurrección de Chile e incrementó su virreinato con la audiencia de Quito.
En 1816, el ejército de José de la Serna conquistó Salta, pero abandonó este territorio al recibir noticias de la caída de Chile, después de que el ejército mandado por el general José de San Martín cruzara la cordillera de los Andes desde las Provincias Unidas del Río de la Plata. En 1821, a raíz del pronunciamiento militar de Aznapuquio que culminó con la destitución del virrey Pezuela, José de la Serna fue designado virrey del Perú, título que más tarde fue confirmado oficialmente.
Un año antes, José de San Martín, tras desembarcar en Paracas, se había dirigido al norte y proclamado la independencia peruana en Ica. Constituyó también un primer Reglamento Provisional, pero José de la Serna no aceptó la independencia del país y se enfrentó a las fuerzas del general argentino. En 1821 llegó a un pacto con San Martín que, sin embargo, no dio ningún resultado; meses más tarde, Lima fue ocupada por los independentistas y San Martín se proclamó protector.
De la Serna trasladó entonces la capital del virreinato a Cuzco y continuó combatiendo hasta la decisiva batalla de Ayacucho (1824), en la que el ejército independentista de Simón Bolívar, bajo la dirección de Antonio José de Sucre, se alzó con la victoria; la derrota de Ayacucho supuso para España la pérdida definitiva de sus posesiones en el continente americano.