1879年三月末，歷經圣菲慘敗的阿根廷部隊實力遭到嚴重削弱，已經無法在三條戰線上同時應對漢國國防軍的威脅，因此，在初步判定巴拉那河戰線敵軍為漢國主力部隊的情況下，米特雷大幅度削減其他兩條陣線上面的防御兵力，然后利用國防軍戰后修整的空窗期，不斷將抽調的兵力加強到巴拉那河沿線陣地上。
丟失圣菲城以后，橫亙在布宜諾斯艾利斯前方的屏障只剩下羅薩里奧和巴拉那城一大一小兩個要塞。
巴拉那城是位于巴拉那河中段北部的一座沿岸小城，從戰略地位和防御能力兩方面來說，人口不過一萬多的巴拉那城都不能與人口超過十萬的羅薩里奧相比，因此，除去調進布宜諾斯艾利斯城內防守的部隊，從其他兩條陣線調派的兵力大部分增強在羅薩里奧一線防御陣地上面。
作為護衛布宜諾斯艾利斯安全的最重要一座戰略要地，羅薩里奧的防御兵力在圣菲戰役后迅速增加到一萬五千人的規模，同時為了最大程度阻擊漢國部隊的推進，米特雷額外調派五千名青壯勞力，用以協助羅薩里奧守軍修建防御工事。
阿根廷聯邦政府利用寶貴的戰爭間隙時間，不斷調整先前的作戰部署，但是對于倉促應戰的防守一方而言，準備的時間總是難以滿足他們對戰爭的要求，就在圣菲戰事結束八天后，李明遠帶領十四萬國防軍部隊饒過已成雞肋的巴拉那城，沿巴拉那河南下直撲羅薩里奧而來。
三月二十五號早上，國防軍主力兵分三路，分別從北、東、西三個方向對羅薩里奧守軍發動猛攻。
二十八號中午，經過三天持續不斷的進攻，國防軍成功占領阿根廷部隊設置在城外的四道防線，三支進攻部隊的矛頭全部指向羅薩里奧要塞核心區域。
按理說羅薩里奧要塞的駐守兵力和工事的防御能力都比圣菲城強大不小，但是讓羅薩里奧守軍將領感到恐懼和疑惑的是，在國防軍的打擊下，羅薩里奧的外圍防線堅守時間卻比圣菲城更短。
用于一線進攻的國防軍部隊番號和數量并沒有很大變化，外圍防線的阿根廷部隊軍事實力也不次于圣菲守軍，而之所以在攻守雙方實力變化不大的情況下，國防軍能夠以更短的時間拿下羅薩里奧的外圍防線，是因為一周多時間過去，連綿的大雨天氣終于停歇，困擾國防軍后勤補給的交通困難情況得到很大程度的緩解，由此，前線的國防軍部隊能夠從后方得到改進的迫擊炮和手榴彈等新式武器。
迫擊炮和手榴彈是國防軍創立初期便用于實戰的武器，但是因為受限于工業技術的簡陋與不足，最初生產的迫擊炮不僅面臨射程短、準確度低、難以瞄準射擊等不利因素，而且最重要的是因為用做迫擊炮炮身的鋼鐵原料性質低下，導致生產出來的迫擊炮使用壽命短暫，很容易因為操作不當、保養不到位等原因發生炸膛的危險。
迫擊炮制造技術的提升需要依賴鋼鐵技術的支持，因此直到阿根廷戰爭爆發前，哈菲爾德發現冶煉錳鋼的方法，限制迫擊炮發展的諸多難題才得以迅速解決。
特種鋼合成有許多想通的共性，在利用錳單質為添加劑解決鋼材的硬化問題后，哈菲爾德等人迅速展開對迫擊炮性能的改進，并且很快取得實質性進展，而那些隨著后勤部隊運輸過來的迫擊炮則是哈菲爾德等人改進后的成果。
以新生產的特種鋼為原料的迫擊炮解決了炮身重量過重、容易炸膛等缺點，使得其具有了近戰作戰的能力，在進攻羅薩里奧外圍陣地的戰斗中，正是因為一門門新式迫擊炮的使用，才使得阿根廷人的火力支撐點還沒有發揮出應有的作用便被摧毀，進而加快了羅薩里奧外圍陣線的失陷速度，為國防軍快速解決外圍戰斗提供了有利條件。
羅薩里奧三面外圍陣地全部失守后，北部連接巴拉那河的港口便成了城內守軍連接外部的唯一通道，四月一日日早上七時整，國防軍集中第一師、第三師兩萬余人的部隊對羅薩里奧北部港口發動進攻，與此同時，阿根廷守軍為了保住城內唯一的后路，爆發出了遠勝一般部隊的戰斗力，頑強抵御國防軍的進攻。
上午九時，第一師第三團一部占領阿根廷設立在河口地區的陣地，幾分鐘過后，一隊七百余人的阿根廷部隊抵達河口陣地，隨即向第三團發動反擊。
炮火轟鳴、士兵嘶聲吶喊、殘缺亦或是流血的尸體一層層的堆積在狹窄的空間內。
河口爭奪戰從一開始便進入白熱化階段，第三團士兵占領的陣地四次被阿根廷人奪取，然后殘余的第三團士兵在新增兵力的支援下，再次對阿根廷人發動反擊，從對方手中將陣地奪取過來。
傳統的陣地攻防戰演變成了流血的拉鋸戰，國防軍、阿根廷防守部隊不斷將有生力量投入到河口陣地的爭奪戰中，直到中午十二時十分，第一師、第二師以傷亡八百人的代價將反擊的阿根廷部隊全部擊潰，河口陣地爭奪戰才宣告結束。
下午兩點四十分，李明遠命令第二師和第一混成旅接替連續作戰的第一師、第三師部隊，繼續對羅薩里奧北部港口殘敵反動進攻，戰斗持續至下午四點二十分，羅薩里奧北部港口全部落入國防軍手中，最后一支三千余人的阿根廷部隊丟下大量傷員狼狽逃回羅薩里奧城內，而國防軍則完成了對阿根廷守軍的全面圍困。
隨后三天，國防軍在李明遠指揮下，一方面擺出全面攻城的架勢，一方面向羅薩里奧西部和東部派出兩支部隊，用以伏擊科爾多瓦方向和布宜諾斯艾利斯方向的阿根廷援軍，但是稍顯遺憾的是，無論國防軍做出怎樣的舉動，手中兵力不足的米特雷和打著保存自身實力的烏爾基薩都沒有派出兵力為羅薩里奧解圍。
苦等三天沒有等到自投羅網的獵物，李明遠隨即放棄了圍點打援的戰略計劃，轉而對羅薩里奧發動最后的進攻。
四月五日下午三時，155毫米重炮團將羅薩里奧西面城墻轟出一塊七八米寬的缺口，隨后第三師第一團部隊在所部軍官帶領下沿缺口攻入城內，下午三點三十分，國防軍擊退堵吉的阿根廷部隊，部隊主力開始進入城內，四月七日，經過兩天慘烈巷戰后，國防軍初步清理完城內敵軍，少量隱藏在阿根廷白人中間的潰兵已經無法對國防軍造成威脅，因此下午兩點四十分，李明遠宣布羅薩里奧戰役結束，國防軍也開始準備阿根廷戰爭中最后一場大規模的戰役。