Volvió a la palestra pública cuando Rodrigo de Quiroga tuvo su segundo mandato.En 1577, Quiroga lo designa en su testamento como su sucesor, y poco antes de morir le nombra gobernador interino, todo esto gracias a un derecho que Felipe II había concedido al gobernador en 1573.Para asegurarse su elección como gobernador en propiedad, Gamboa pensó que lograría su cometido cumpliendo el deseo del rey de proteger a los indígenas de los abusos.Esos funcionarios debían ser gratificados con una porción del tributo que pagasen los indios, pero la mayor parte de este tributo formaba la renta de los encomenderos.[3] La medida provocó crecientes enfrentamientos entre los encomenderos, pues quedarían en la más miserable pobreza.Ganándose con esto muchos enemigos, éstos se dedicaron a llevar los rumores al virrey, que cada día se empezaba a hacer una imagen más negativa de Gamboa.[3] Había mandado pedir refuerzos desde España y Perú, que efectivamente llegaron (aunque hubo muchas deserciones en el viaje), al mando de Alonso de Sotomayor, su sucesor designado por el rey.
