De regreso al continente americano en 1819, se estableció en la isla de Puerto Rico, ya que en este lugar se encontraban refugiados sus hermanos y su madre, quienes habían huido de la cruenta guerra de independencia venezolanaEn Puerto Rico desarrolló una importante labor profesional y científica, escribiendo numerosos trabajos y colaborando además con la Junta de Sanidad de la isla. En 1825, decidió regresar y establecerse en Venezuela de manera definitiva. Desde su llegada se dedicó de inmediato al ejercicio de su profesión, incorporándose además a la Universidad de Caracas como profesor de Anatomía. En 1827, después de la reorganización de dicha universidad por el libertador, fue electo rector, el primer rector médico, como lo permitían ya los nuevos estatutos. Es a partir de esta época, cuando Vargas recibe el reconocimiento y el respeto de diversos sectores de la sociedad caraqueña, debido a su exitosa labor administrativa, gracias a la cual consiguió poner al día las cuentas de la universidad. Por otra parte, además de sanear las rentas de la universidad, se dedicó a reorganizar las diversas facultades, crear nuevas cátedras, a las reparaciones físicas de los locales, a la organización de bibliotecas, y a relacionar la universidad con otros planteles. En consecuencia, al término de su desempeño como rector, la universidad se había convertido en un modelo de eficacia administrativa y en un prestigioso centro de estudios.
