Nel 1886, si recò a Madrid per il suo dottorato. Nel 1888, Nicolás Salmerón gli diede l'opportunità di far parte della redazione di La Justicia, giornale del Partito Repubblicano centralista che successivamente dirigerà. Firmava i suoi articoli come "Ángel Guerra." A Madrid lavorò come segretario presso il Museo della Formazione Primaria (poi Museo pedagógico nacional) e divenne anche direttore del Bollettino dell'Istituto libera della Pubblica Istruzione. Nel 1891 pubblicò La enseñanza de la historia. Nel marzo 1895 creò e co-diresse con Luis Ruiz Contreras la Revista Crítica de Historia y Literatura Españolas.
Nel 1897 insegnò presso l'Università di Oviedo. Nel 1898, per celebrare il terzo anniversario dell'università, la facoltà decise di organizzare un viaggio per recuperare i legami tra la Spagna e le Americhe. Il viaggio si svolse tra il giugno 1909 e il marzo 1910. Durante questi nove mesi visitò l'Argentina, l'Uruguay, Cile, Perù, Messico, Stati Uniti e Cuba, dando con successo circa 300 conferenze presso le università e centri culturali, collaborando con editori, politici, insegnanti e studenti delle università e la formulazione di accordi di scambio per partenariati, nuove pubblicazioni e prossime conferenze. Tutto il suo viaggio è menzionato nel libro Mi viaje a América.
Al suo ritorno, venne nominato ispettore generale della Pubblica Istruzione nel mese di gennaio. In questo ruolo, migliorò la situazione economica e professionale degli insegnanti, rinnovò il controllo tecnico, dotandolo di un corpo femminile, inesistente fino ad allora, riformò gli studi di insegnamento e fu particolarmente interessato alle strutture fisiche delle scuole. Allo stesso tempo, cercò di introdurre metodologie didattiche innovative. Nel 1913 presentò le sue dimissioni a causa della pressione politica.
Nonostante la sua intensa attività internazionale nel corso di questi anni, non abbandonò la sua cattedra a Madrid, dove insegnò e continuò le sue pubblicazioni, soprattutto sul diritto internazionale e del pacifismo.
Allo scoppio della guerra civile spagnola nel 1936, Altamira partì per i Paesi Bassi, dove continuò la sua opera come giudice permanente del Tribunale dell'Aia. Tuttavia, l'invasione tedesca dei Paesi Bassi nel 1940 lo costrinse a rifugiarsi nella città di Bayonne. Ci rimase fino al 1944, anno in cui scappò di nuovo a causa dell'avanzata tedesca. Dopo un breve soggiorno in Portogallo, dove collaborò con l'Università di Coimbra, si recò presso la Columbia University di New York. Uno strano incidente, che gli procurò una frattura dell'anca durante il viaggio, lo costrinse a cambiare la sua destinazione ed egli si stabilì definitivamente a Città del Messico, dove furono esiliate le sue figlie, Pilar e Nela. Nonostante la sua età avanzata, insegnò presso l'Università Nazionale del Messico. Nel 1951, fu ancora una volta candidato per il Premio Nobel per la Pace, un onore che non ha ottenuto in quanto morì il 1º giugno dello stesso anno a Città del Messico.
1948 --- Manual de investigación de la historia del derecho indiano, Instituto Panamericano de Geografía e Historia, México, 1948. 154 pagine.
1948 --- Proceso Histórico de la Historiografía Humana, Colegio de México, 2011, ISBN 9786074622980.
1949 --- Tierras y hombres de Asturias, Ediciones Universidad de Oviedo, Oviedo 2005, ISBN 978-84-8317-468-5, 565 pagine.
1951 --- Diccionario castellano de palabras jurídicas y técnicas tomadas de la legislación indiana, Instituto Panamericano de Geografía e Historia, México, 1951. 349 pagine.