Skriv en fortsættelse til dette afsnit - Den 2. maj 1866 deltog han i slaget ved Estero Bellaco, en depression af terræn, hvor vandet i Paraná-floden slutter sig til vandet i Paraguay-floden, hvor fjenden begyndte at forsinke de allierede tropper og søgte en bedre position til at kæmpe. Den 24. maj 1866 var han til stede ved slaget ved Tuyutí.
, den største kamp i Sydamerika, hvor han spillede en vigtig rolle i kommandoen af centrum for den brasilianske hærs militære enhed mod det paraguayanske angreb. Han noterede på Dagens Orden nr. 56: "Ære er den modiges mest dyrebare belønning". Den 15. juli 1866 ventede de allierede stadig i Tuyuti på ankomsten af general Grev af Porto Alegres styrker, mens fjenden piskede dagligt. Alvorligt såret i slaget og utilfreds med den lange periode med parkerede tropper, overdrog Osório kommandoen over de brasilianske tropper til general Polidoro da Fonseca Quintanilha Jordão.