Nel giugno del 1650, con lo sbarco di Carlo II d'Inghilterra in Scozia, ebbe inizio la seconda guerra civile, durante la quale Sydenham, con il ruolo di capitano, guidò un reggimento di fanteria e affrontò combattimenti molto duri soprattutto sul ponte di Warrington. Il suo secondo servizio militare terminò dopo circa sei mesi, ma per almeno due anni Sydenham continuò ad esser designato con l'appellativo di Capitano. Il suo incessante senso del dovere lo portò a rinunciare ad una posizione di agio e benessere per un pericoloso servizio militare che compromise seriamente il suo stato di salute, già precario. Si impoverì molto e solo dopo vani tentativi riuscì ad ottenere un compenso ragionevole come dimostrato da un documento firmato da J. Sadler: