La segunda vez, contrajo matrimonio con Emilia Fonseca, con quien tuvo dos hijos varones.
Donato es nombrado Mayor general del Ejército Mambí en poco tiempo, falleciendo de enfermedad en 1870, en plena guerra.
Combatió bajo las órdenes de los generales Calixto García y Antonio Maceo.
Tras esta, se acordó que todos los oficiales cubanos que tomaron parte fuesen ascendidos al grado militar inmediato superior, por lo cual, Leonardo Mármol fue ascendido a General de Brigada (Brigadier).
No obstante, a pesar de este hecho, se involucró en la organización y preparación de la segunda guerra independentista: La Guerra Chiquita (1879-1880), la cual también fracasó para los cubanos.