Nel 1550 fu nominato, da don Pietro di Toledo, protomedico dell'armata imperiale spagnola guidata dal figlio Don Garcia Alvarez de Toledo. In queste veci partecipò, nello stesso anno, all'assalto della rada di Monastir sulle coste nordafricane. Qui, curando le ferite dei soldati spagnoli, ebbe modo di affinare le sue conoscenze anatomiche e fisiologiche. Fioravanti diede un importante contributo alla vittoria della guerra, infatti già dopo pochi giorni di combattimento molti soldati furono colpiti da una grave forma di dissenteria che il medico bolognese curò in modo insolito e innovativo; associò alla somministrazione di sostanze per provocare il vomito, l'idroterapia, di cui per primo scoprì i benefici. La maggior parte dei soldati guarì potendo così ritornare a combattere. In guerra fece ricorso alle sue competenze chimiche per realizzare un antidoto contro il veleno delle frecce dell'esercito africano e mise a punto nuovi medicamenti per curare le ferite craniche che, in controtendenza con la medicina del tempo, propose di tenere il meno aperte possibile.