Pada tanggal 2 Mei 1866, ia berpartisipasi dalam Pertempuran Estero Bellaco, sebuah depresi medan dimana perairan Sungai Paraná bergabung dengan perairan Sungai Paraguay, di mana musuh mulai menunda pasukan sekutu, mencari posisi yang lebih baik untuk bertarung. Pada 24 Mei 1866, ia hadir di Pertempuran Tuyutí
, pertempuran terbesar di Amerika Selatan, di mana ia memainkan peran penting dalam memerintahkan pusat perangkat militer tentara Brasil melawan serangan Paraguay. Dia mencatat pada Order of the Day # 56: "Kemuliaan adalah hadiah yang paling berharga dari pemberani". Pada tanggal 15 Juli 1866, masih di Tuyuti, sekutu menunggu kedatangan pasukan Jenderal Count of Porto Alegre, sementara musuh memukul setiap hari. Terluka parah dalam pertempuran dan tidak puas dengan periode panjang pasukan yang diparkir, Osório menyerahkan komando pasukan Brasil kepada Jenderal Polidoro da Fonseca Quintanilha Jordão.