Dne 2. května 1866 se zúčastnil bitvy u Estero Bellaco, kde se vody řeky Paraná spojují s vodami řeky Paraguay, kde nepřítel začal zdržovat spojenecká vojska a hledal lepší pozici k boji. Dne 24. května 1866 byl přítomen v bitvě u Tuyutí.
, největší boj v Jižní Americe, ve kterém sehrál důležitou roli v velení centra vojenského zařízení brazilské armády proti paragvajskému útoku. Na řádu dne č. 56 zaznamenal: "Sláva je nejcennější odměnou odvážných". Dne 15. července 1866, stále v Tuyuti, spojenci čekali na příjezd sil generála hraběte z Porto Alegre, zatímco nepřítel denně bičoval. Osório, který byl v bitvě vážně zraněn a nespokojen s dlouhou dobou parkování vojska, předal velení brazilskými vojáky generálu Polidoro da Fonseca Quintanilha Jordãoovi.