明治6年11月、回到鹿兒島的桐野、過著在鹿兒島郡吉田鄉本城村字宇都谷的久部山原野開墾的日子。明治7年(1874年)、因爲辭職軍人的意見，於是爲了鹿兒島青少年的教育而建立私學校、由筱原國幹負責槍隊學校、村田新八負責炮隊學校?賞典學校(幼兒學校)、桐野在隔年負責指導吉野開墾社並且努力於開墾事業。同年牡丹社事件後，石川縣士族石川九郎?中村俊次郎拜訪桐野並且尋問他關於明治六年政變及牡丹社事件的內情，而集結桐野回答的“桐陰仙譚”則留存在新聞‘日本’以及‘西南記傳’上巻。
明治10年(1877年)、2月6日、在聽到火藥庫襲擊事件?中原尚雄的西鄉刺殺計劃後，於私學校本校召開大會並且由桐野主導整場會議，最後則作出率領大軍北上的決定。爲了出兵，而由池上四郎募兵、筱原國幹負責部隊編制、村田新八負責兵器的調度、永山彌一郎爲新兵教練、桐野則是負責各種軍需品的收集調達。1877年2月13日、進行大隊編制、一號大隊指揮長爲筱原國幹、二號大隊指揮長爲村田新八、三號大隊指揮長爲永山彌一郎、五號大隊指揮長爲池上四郎、六號?七行大隊連合指揮長則選任由別府晉介擔任、桐野則是爲四號大隊指揮長兼總司令。
1877年2月20日、先發的別府晉介的部隊到達川尻並且和熊本鎮臺的偵察隊發生衝突、這也是西南戰爭的開始。1877年2月22日，相繼到達的薩軍大隊對熊本鎮臺進行包圍攻擊。桐野則與池上一起指揮正面軍、但因爲熊本城相當堅固而無法快速攻下。因此本營軍議中，桐野?筱原的全軍攻城主張，與池上四郎?野村忍介?西鄉小兵衛提出的各種分別攻擊主張發生衝突而且雙方互不退讓、在軍議還在開會的期間、政府軍的第一旅團(野津鎮雄)?第二旅團(三好重臣)開始南下。爲了應付這個行動、由池上負責包圍熊本城、永山控制海岸線、筱原(六個小隊)前往田原、村田?別府(五個小隊)前往木留、桐野自己帶領三個小隊前往山鹿、對政府軍進行挾擊並且佔領了高瀬、但因爲後來雙方互有勝敗而使戰線陷入膠着。
1877年3月20日的田原之戰、4月8日的安政橋口之戰遇敗後、4月14日、薩軍(包含黨薩各派)只好解除對熊本城的包圍並且退到木山、桐野則負責殿後並且指揮撤退軍到二本木。1877年4月21日、薩軍撤退到矢部濱町、西鄉?桐野?村田?池展開軍議並且決定觀察時機來改變攻勢。1877年4月27日、西鄉退到人吉、桐野則退到江代並且再次召開軍議來決定各方面的部署、然後派遣新編制的中隊到各地去。以後暫時由桐野在人吉本営指揮、但在看到戰況不利後、立刻率軍到宮崎、5月28日、將宮崎支廳改稱爲軍務所並以此爲根據地。人吉眼見即將陥落、於是由池上護衛西鄉並將他迎來這裏。在這裏作爲桐野命脈的軍票(西鄉札)被髮行、要來嘗試填補窘困的軍隊財政。
1877年6月、桐野在宮崎本営指揮諸軍。1877年7月24日村田指揮部隊在都城大敗、7月25日開始的[宮崎]]之戰到31日遇敗、桐野追隨西鄉到達高鍋。1877年8月1日、桐野在佐土原遇敗、政府軍佔領宮崎。1867年8月2日在高鍋遇敗。1877年8月3日、桐野在平巖、村田在富高新町、池上在延岡指揮諸軍、但在美美津之戰戰敗。1877年8月13日、14日、桐野?村田?池上部署延岡進擊並且在本道指揮、在延岡之戰中被第二旅團?第三旅團?第四旅團?新撰旅團?第一旅団所敗、於是只好總撤退到和田峠。
1877年8月15日、以和田峠爲中心佈陣、並且嘗試與政府軍進行西南之戰中最後的大戰。早上、西鄉隆盛自己和桐野?村田?池上?別府一起到和田峠頂上指揮、但又大敗而無法收復延岡、因而退到長井村。追擊的政府軍也在此設下了長井包圍網。1877年8月17日夜12時時、跟隨西鄉、要從可愛嶽(えのたけ)加以突圍。突圍軍擁有精兵300～500名、前軍爲河野主一郎?邊見十郎太、中軍爲桐野?村田新八、後軍爲中島健彥?貴島清率領、池上和別府則率領約60名士兵保護西鄉。之後、從宮崎?鹿児島的山嶽走上十多天、經由三田井回到鹿兒島。
1877年9月1日、突圍的薩軍進入鹿兒島並且佔領城山。一時、薩軍控制了鹿兒島城下的大部分、但後被上陸的政府軍在9月3日搶回城下的大部分、1877年9月6日包圍了整個城山。1877年9月19日、山野田一輔?河野主一郎瞞着桐也以西鄉救命的軍使身分前往參軍川村純義那邊、據說因此激怒了桐野。1877年 9月24日、政府軍對城山進行總攻擊時、西鄉隆盛?桐野?桂久武?村田新八?池上四郎?別府晉介?邊見十郎太等40多名士兵在洞前排隊、向巖崎口進擊。途中西鄉中彈、而在島津應吉久能邸門前由別府介錯來自殺、看到西鄉自殺樣子的桐野再次進擊、並且與巖崎口的軍隊交戰、但是身旁的人一個一個倒下，但桐野依然奮戰着、最後因爲額頭中彈而戰死。享年40歲。
