Po ukończeniu szkoły wojskowej rozpoczął służbę w armii. W 1991 uzyskał awans do rangi kapitana, a pięć lat później do stopnia majora. W trakcie służby wojskowej uczestniczył w dwóch najważniejszych konfliktach peruwiańskich ostatnich lat. W 1992 był zaangażowany w działania wojskowe przeciw maoistowskiej organizacji partyzanckiej Świetlisty Szlak. W 1995 brał udział w działaniach w czasie wojny między Peru a Ekwadorem o tereny graniczne nad rzeką Cenepa.
W 2000 został mianowany pułkownikiem oraz objął dowództwo jednostki artylerii w Locumbie na południu kraju. 29 października 2000, razem z bratem Antauro Humalą i grupą 60 osób, rozpoczął wojskowe powstanie przeciwko urzędującemu prezydentowi Alberto Fujimoriemu, oskarżanemu o autorytarne rządy i łamanie praw człowieka. Bezpośrednią przyczyną rebelii był powrót na stanowisko szefa tajnych służb Vladimira Montesinosa, oskarżanego o wręczanie łapówek opozycyjnym deputowanym. Wojskowy bunt przerodził się w ogólnokrajowe protesty antyrządowe i manifestacje, w wyniku których prezydent Fujimori opuścił w listopadzie kraj, udając się do Japonii i zrezygnował z władzy. Tymczasową głową państwa został wówczas Valentín Paniagua.