1879年三月末，历经圣菲惨败的阿根廷部队实力遭到严重削弱，已经无法在三条战线上同时应对汉国国防军的威胁，因此，在初步判定巴拉那河战线敌军为汉国主力部队的情况下，米特雷大幅度削减其他两条阵线上面的防御兵力，然后利用国防军战后修整的空窗期，不断将抽调的兵力加强到巴拉那河沿线阵地上。
丢失圣菲城以后，横亘在布宜诺斯艾利斯前方的屏障只剩下罗萨里奥和巴拉那城一大一小两个要塞。
巴拉那城是位于巴拉那河中段北部的一座沿岸小城，从战略地位和防御能力两方面来说，人口不过一万多的巴拉那城都不能与人口超过十万的罗萨里奥相比，因此，除去调进布宜诺斯艾利斯城内防守的部队，从其他两条阵线调派的兵力大部分增强在罗萨里奥一线防御阵地上面。
作为护卫布宜诺斯艾利斯安全的最重要一座战略要地，罗萨里奥的防御兵力在圣菲战役后迅速增加到一万五千人的规模，同时为了最大程度阻击汉国部队的推进，米特雷额外调派五千名青壮劳力，用以协助罗萨里奥守军修建防御工事。
阿根廷联邦政府利用宝贵的战争间隙时间，不断调整先前的作战部署，但是对于仓促应战的防守一方而言，准备的时间总是难以满足他们对战争的要求，就在圣菲战事结束八天后，李明远带领十四万国防军部队饶过已成鸡肋的巴拉那城，沿巴拉那河南下直扑罗萨里奥而来。
三月二十五号早上，国防军主力兵分三路，分别从北、东、西三个方向对罗萨里奥守军发动猛攻。
二十八号中午，经过三天持续不断的进攻，国防军成功占领阿根廷部队设置在城外的四道防线，三支进攻部队的矛头全部指向罗萨里奥要塞核心区域。
按理说罗萨里奥要塞的驻守兵力和工事的防御能力都比圣菲城强大不小，但是让罗萨里奥守军将领感到恐惧和疑惑的是，在国防军的打击下，罗萨里奥的外围防线坚守时间却比圣菲城更短。
用于一线进攻的国防军部队番号和数量并没有很大变化，外围防线的阿根廷部队军事实力也不次于圣菲守军，而之所以在攻守双方实力变化不大的情况下，国防军能够以更短的时间拿下罗萨里奥的外围防线，是因为一周多时间过去，连绵的大雨天气终于停歇，困扰国防军后勤补给的交通困难情况得到很大程度的缓解，由此，前线的国防军部队能够从后方得到改进的迫击炮和手榴弹等新式武器。
迫击炮和手榴弹是国防军创立初期便用于实战的武器，但是因为受限于工业技术的简陋与不足，最初生产的迫击炮不仅面临射程短、准确度低、难以瞄准射击等不利因素，而且最重要的是因为用做迫击炮炮身的钢铁原料性质低下，导致生产出来的迫击炮使用寿命短暂，很容易因为操作不当、保养不到位等原因发生炸膛的危险。
迫击炮制造技术的提升需要依赖钢铁技术的支持，因此直到阿根廷战争爆发前，哈菲尔德发现冶炼锰钢的方法，限制迫击炮发展的诸多难题才得以迅速解决。
特种钢合成有许多想通的共性，在利用锰单质为添加剂解决钢材的硬化问题后，哈菲尔德等人迅速展开对迫击炮性能的改进，并且很快取得实质性进展，而那些随着后勤部队运输过来的迫击炮则是哈菲尔德等人改进后的成果。
以新生产的特种钢为原料的迫击炮解决了炮身重量过重、容易炸膛等缺点，使得其具有了近战作战的能力，在进攻罗萨里奥外围阵地的战斗中，正是因为一门门新式迫击炮的使用，才使得阿根廷人的火力支撑点还没有发挥出应有的作用便被摧毁，进而加快了罗萨里奥外围阵线的失陷速度，为国防军快速解决外围战斗提供了有利条件。
罗萨里奥三面外围阵地全部失守后，北部连接巴拉那河的港口便成了城内守军连接外部的唯一通道，四月一日日早上七时整，国防军集中第一师、第三师两万余人的部队对罗萨里奥北部港口发动进攻，与此同时，阿根廷守军为了保住城内唯一的后路，爆发出了远胜一般部队的战斗力，顽强抵御国防军的进攻。
上午九时，第一师第三团一部占领阿根廷设立在河口地区的阵地，几分钟过后，一队七百余人的阿根廷部队抵达河口阵地，随即向第三团发动反击。
炮火轰鸣、士兵嘶声呐喊、残缺亦或是流血的尸体一层层的堆积在狭窄的空间内。
河口争夺战从一开始便进入白热化阶段，第三团士兵占领的阵地四次被阿根廷人夺取，然后残余的第三团士兵在新增兵力的支援下，再次对阿根廷人发动反击，从对方手中将阵地夺取过来。
传统的阵地攻防战演变成了流血的拉锯战，国防军、阿根廷防守部队不断将有生力量投入到河口阵地的争夺战中，直到中午十二时十分，第一师、第二师以伤亡八百人的代价将反击的阿根廷部队全部击溃，河口阵地争夺战才宣告结束。
下午两点四十分，李明远命令第二师和第一混成旅接替连续作战的第一师、第三师部队，继续对罗萨里奥北部港口残敌反动进攻，战斗持续至下午四点二十分，罗萨里奥北部港口全部落入国防军手中，最后一支三千余人的阿根廷部队丢下大量伤员狼狈逃回罗萨里奥城内，而国防军则完成了对阿根廷守军的全面围困。
随后三天，国防军在李明远指挥下，一方面摆出全面攻城的架势，一方面向罗萨里奥西部和东部派出两支部队，用以伏击科尔多瓦方向和布宜诺斯艾利斯方向的阿根廷援军，但是稍显遗憾的是，无论国防军做出怎样的举动，手中兵力不足的米特雷和打着保存自身实力的乌尔基萨都没有派出兵力为罗萨里奥解围。
苦等三天没有等到自投罗网的猎物，李明远随即放弃了围点打援的战略计划，转而对罗萨里奥发动最后的进攻。
四月五日下午三时，155毫米重炮团将罗萨里奥西面城墙轰出一块七八米宽的缺口，随后第三师第一团部队在所部军官带领下沿缺口攻入城内，下午三点三十分，国防军击退堵吉的阿根廷部队，部队主力开始进入城内，四月七日，经过两天惨烈巷战后，国防军初步清理完城内敌军，少量隐藏在阿根廷白人中间的溃兵已经无法对国防军造成威胁，因此下午两点四十分，李明远宣布罗萨里奥战役结束，国防军也开始准备阿根廷战争中最后一场大规模的战役。