Posteriormente se trasladaría a la Universidad de Madrid, donde finalizó sus estudios en 1870.Comienza a ejercer entonces como médico militar, donde intentará introducir las técnicas europeas recientemente aprendidas.Pero en ese año le es concedida la cátedra, siendo nombrado Catedrático de Patología Quirúrgica en Barcelona, por lo que se dedica por completo a su verdadera pasión: la docencia.Regresa a la Vega de Pas en 1894 para fundar un sanatorio en un ambiente profundamente rural y marginal, del que era originario.El sanatorio que llevó su nombre fue considerado en la época punto de referencia en Europa, no solo por sus instalaciones, sino también por las técnicas médicas en él aplicadas; contaba con buenos laboratorios, incluido el de Anatomía Patológica que dirigía su destacado discípulo J. Herrera Oria, adelantándose varias décadas en definición diagnóstica a la situación media del ambiente médico del entorno.
El Sanatorio del Doctor Madrazo se encuentra en la localidad de Vega de Pas (centro de la imagen). La finca tenía un edificio principal de consultas y servicios generales además de funcionar como casa de curas, quirófanos y habitaciones en su segunda planta. El ambiente científico e intelectual que creó allí hizo que a Vega de Pas, un pueblo profundamente rural, llegasen los más reputados profesionales e intelectuales. Actualmente el complejo de edificios se encuentra abandonado y en estado de ruina.
