López, der troede, at han kunne give de allierede et dødeligt slag, indledte en stor offensiv med 25.000 mænd mod 35.000 allierede soldater ved
Slaget ved Tuyutí den 24. maj 1866, et af de blodigste slag i latinamerikansk historie. På trods af at være meget tæt på sejr ved Tuyuti, blev López' plan knust af de allieredes hærs hårde modstand og den beslutsomme aktion fra det brasilianske artilleri. Begge sider led store tab: mere end 12.000 tab for Paraguay mod 6.000 for de allierede.