W dniu 2 maja 1866 r. uczestniczył w bitwie pod Estero Bellaco, depresji terenu, przez którą wody rzeki Paraná łączą się z wodami rzeki Paragwaj, gdzie wróg zaczął opóźniać wojska sojusznicze, szukając lepszej pozycji do walki. 24 maja 1866 był obecny w bitwie pod Tuyutí.
, największej walki w Ameryce Południowej, w której odegrał ważną rolę w dowodzeniu centrum urządzenia wojskowego brazylijskiej armii przeciwko paragwajskiego ataku. Zapisał na Orderze Dnia nr 56: "Chwała jest najcenniejszą nagrodą dla dzielnych". W dniu 15 lipca 1866 roku, wciąż w Tuyuti, sojusznicy oczekiwali na przybycie sił generała hrabiego Porto Alegre, podczas gdy wróg codziennie bił. Poważnie ranny w bitwie i niezadowolony z długiego okresu parkowania wojska, Osório przekazał dowództwo wojsk brazylijskich generałowi Polidoro da Fonseca Quintanilha Jordão.