Cuando las invasiones del general haitiano Faustine Soulouque, el joven Gómez pide permiso a su padre para incorporarse al ejército para defender la patria, abandonando los preparativos de iniciar los estudios eclesiásticos. Participa en varias acciones de guerra, como la batalla de Santomé efectuada el 22 de diciembre de 1855, con el grado de alférez con el batallón de Baní, al mando del general José María Cabral.
Alcanzó el grado de comandante de las tropas dominicanas del ejército español con su general Pedro Santana, cuando este llega al gobierno, anexó el país a España en 1861. Cuando triunfa la Revolución Restauradora, se ve precisado trasladarse a Cuba en 1865, acompañado de su madre y sus hermanas. Durante toda su vida, Gómez vivió profundamente arrepentido de su actuación con su apoyo a los anexionistas.
Al llegar a la Isla, renuncia al servicio de las armas coloniales, al conocer el sistema de explotación esclavista que nunca vio en su país. Se establece en Bayamo, dedicándose a negocios agrícolas y madereros.
Muy pronto establece relaciones con conspiradores cubanos Se une al ejército independentista y recibe el rango de sargento, luego del grito de independencia del 10 de octubre de 1868 en la finca La Demajagüa, liderado por Carlos Manuel de Céspedes.
El día 4 de noviembre, en Pino de Baire, llegó a realizar la primera carga al machete, para detener una columna española que avanzaba para recuperar la ciudad de Bayamo, ocupada por los insurrectos. A partir de entonces, el movimiento revolucionario cubano contó con el jefe militar indiscutible, y se generalizó esa forma de ataque, que llegó a ser temida por las tropas españolas.
En diciembre del 68, es nombrado segundo del mayor general Donato Mármol, asumiendo el mando directo de las fuerzas en Jiguaní. Se destaca por una serie de ataques en toda la zona del El Cobre y lugares cercanos a Santiago de Cuba liberando dotaciones de esclavos y manteniendo una actividad ofensiva durante todo el año 1870.
Después de la muerte de Donato por viruela en 1870, asumió el mando de la División en Oriente. Encabeza la invasión a Las Villas. En 1871, Céspedes le designó al frente del ejército que invadió Guantánamo, pero en 1872, le destituyó por un mal entendido. No obstante, al morir Ignacio Agramonte en 1873, fue designado Jefe del Ejército de Puerto Príncipe, donde tomó las ciudades de Nuevitas y Santa Cruz.
Durante todos esos diez años de guerra demostró sus cualidades de organizador, jefe y estratega militar, ganando todas las batallas, escaramuzas y emboscadas que organizó, las que dirigía personalmente en el mismo campo de batalla. La más famosa y grande de la Guerra de los Diez Años, la de Las Guásimas.
En enero de 1877, la Cámara de Representantes de la República en Armas lo designó Secretario de Guerra, y en octubre General en Jefe, cargo que no aceptó, y en diciembre de ese año renunció debido al aumento la desintegración de las fuerzas cubanas, afectadas por el caudillismo y el regionalismo. Poco después de firmado el Pacto de Zanjón en 1878, decidió salir de Cuba junto a su familia.
Durante la forzada emigración se estableció, primero en Jamaica, después en Honduras. En 1884, aceptó de José Martí marchar de Honduras con Antonio Maceo a Estados Unidos, para encabezar un nuevo proyecto bélico independentista. Este proyecto no se materializa al no contar con apoyo económico prometido, y por el abandono del plan por parte de Martí, quien consideró a Gómez animado de propósitos caudillistas.
Viajó por el Caribe, y al llegar a República Dominicana fue apresado por colectar armas para dudosos destino. En 1886, desistió del plan independentista por los múltiples obstáculos que enfrentaba. Trabajó por un tiempo en las obras del canal de Panamá. Vuelve a República Dominicana, dedicándose a faenas agrícolas.
En septiembre de 1892, fue elegido general en jefe del futuro Ejército Libertador por el Partido Revolucionario Cubano, elaborando un plan de alzamiento simultáneo en todas las provincias, combinado con varias expediciones a Cuba en hombres y armamentos. El plan resultó nuevamente abortado.
El 24 de febrero de 1895 organiza el levantamiento, firma junto a Martí, el 25 de marzo el Manifiesto de Montecristi. Estuvo presente en la conferencia de la finca La Mejorana, el 5 de abril, junto a Martí y Maceo en la organización el gobierno de la República en Armas. Sale de Montecristi con Martí y otros cubanos, y logran llegar a Cuba en la noche del 11 de abril. El 19 de mayo, dirigió el combate de Dos Ríos, acción donde Martí encontró la muerte, sin que Gómez pudiera rescatar el cadáver.
En junio de ese año, penetró en la provincia de Camagüey, poniendo en pie de guerra a toda la provincia. Aprobada la Constitución de la República el 16 de septiembre en la Asamblea de Jimaguayú, se le confirmó como General en Jefe del Ejército Libertador. Ese mismo mes pasó a Las Villas, con el objetivo de atraer la atención de las tropas de Weyler, y permitiera el paso de las tropas de Maceo hacía el este.
Gómez y Maceo dirigen la ofensiva rebelde desde el este hacia el oeste de la isla (1895-96). Ambos generales obtuvieron resonantes victoria en el combate de Mal Tiempo. Mientras Maceo continuaba en la parte occidental de Cuba, Gómez desarrolló durante cerca de un año una intensa campaña de combates diarios. A mediados de 1896, se realiza en Camagüey la batalla de Saratoga, una de las más importantes de la guerra.
La muerte de Maceo y la de su querido hijo Panchito Gómez Toro en diciembre de 1896, le llena de pena y pesar. Se queda solo al frente de las tropas independentistas y de nuevo se dedica a la lucha guerrillera en Las Villas y Las Tunas, designa al Mayor General Calixto García en las montañas orientales, y a los generales Lacret y Mayía Rodríguez en occidente.
La enérgica política llevada a cabo por el general Valeriano Weyler crea un impase de inactividades por ambos contendientes. El verano de 1897 fue fatídico para los españoles por los efectos de las enfermedades tropicales. Por la parte cubana, cayó en una serie de indisciplina que Gómez tuvo que imponer una disciplina implacable. A pesar de la débil posición militar del momento, se negó a todo compromiso y rechaza el plan de autonomía que ofreció el gobierno de Sagasta en 1898.
La intervención de Estados Unidos con la ayuda de los independentistas expulsan a los españoles en 1898. Reaccionó enérgicamente ante la prohibición de entrar en Santiago de Cuba a las tropas cubanas, ordenada por el general Shafter. No tomó ninguna acción, al no sentirse con derechos de cubano.
La nueva República independiente tuvo a Máximo Gómez a su héroe nacional. Sin embargo, Gómez entró en conflicto con los nuevos dirigentes políticos y con el gobierno de intervención norteamericano. El 12 de marzo de 1899, la Asamblea del Cerro acordó la destitución de Máximo Gómez como General en Jefe del Ejército Libertador.
Al conocerse la noticia, las masas populares realizaron múltiples manifestaciones durante tres días de condena a la Asamblea del Cerro y de solidaridad con Gómez, provocando que la Asamblea se disuelva. Rechazó la presidencia, por no considerarse apto para su desempeño.
Cuando ejercía su influencia política contra la reelección presidencial de Tomás Estrada Palma, fallece en La Habana el 17 de junio de 1905, sin fortuna personal, a la edad de 69 años, fruto de una septicemia. Las honras fúnebres del Generalísimo fueron las correspondientes a un Jefe de Estado, está considerada como la mayor manifestación de duelo jamás recordada en la isla. Sus restos descansan en el cementerio de Colón, en La Habana.