Las tropas del ejército chileno iniciaron una serie de maniobras militares en las provincias de Tarapacá, Tacna y Arica. Las victorias de Pisagua, Pampa Germania y Dolores, a fines de 1879, aseguraron el dominio chileno sobre el departamento de Tarapacá, así como las de Tacna y Arica en 1880. La batalla de Tarapacá fue una victoria aliada, pero ésta no cambió el curso de los acontecimientos a favor de los aliados, pues Bolivia se retiró de la guerra después de la batalla del Alto de la Alianza en Tacna y Chile siguió luchando contra el Perú.
La capital peruana vivía desconectada del resto del país y subestimó completamente la situación bélica, lo que contribuyó a desestabilizar completamente su clase política y a evitar una preparación efectiva para enfrentar el desembarco chileno al sur de la ciudad. En enero de 1881, las tropas chilenas entraron en Lima, después de las batallas de San Juan y Miraflores. En esta última, la propia población civil defendió sin éxito la ciudad cuando el ejército chileno atacó tres de los doce reductos. Después de la batalla, hubo incendios y saqueos en los poblados de Chorrillos y Barranco.
Las fuerzas chilenas establecieron su autoridad y se impusieron cupos de guerra a la población limeña. Se impuso el orden en la ciudad, en las zonas de ocupación, y se restablecieron las actividades. Sin embargo, este orden no evitó la salida de objetos y bienes científicos o culturales, tales como instrumentos, herramientas, mobiliario y libros, algunos de los cuales fueron enviados a Chile, terminando otro tanto en manos de privados de ambos países.
El dictador Nicolás de Piérola Villena, quien se retiró de la capital para pretender seguir gobernando desde el interior del país, fue sustituido por un gobierno civil a cargo de Francisco García Calderón, que se negó a firmar la entrega del Departamento de Tarapacá.
Sin posibilidades de firmar la paz, el jefe de la ocupación chilena Vicealmirante Patricio Lynch estableció su cuartel militar en el Palacio de Pizarro en Lima y dirigió el combate contra la resistencia peruana en la sierra, en lo que se denomina la Campaña de la Breña o de la sierra, enfrentando abundantes actos de sedición en la misma ciudad y, posteriormente, una resistencia claramente organizada.
Después de los enfrentamientos en San Juan y Miraflores, el entonces Coronel peruano Andrés Avelino Cáceres y otros, como el capitán José Miguel Pérez, decidieron llegar a los Andes Centrales para organizar y reiniciar la resistencia al ejército de ocupación chileno. Para ello, el 15 de abril de 1881, se embarcaron en el tren de la estación de Viterbo, evadiendo la vigilacia de los soldados chilenos, con destino final la ciudad de Jauja. Así, y en gran medida ayudado por su profundo conocimiento de la lengua quechua, Cáceres organizó la defensa entre la población civil de la Sierra Central y el Coronel Gregorio Albarracín en la Sierra Sur, quienes ejecutaron una efectiva guerra de guerrillas durante tres años. Eligieron la breña de los Andes Centrales porque presentaba una topografía excelente para aplicar la estrategia de guerra de guerrillas y, también, porque existían nuevos elementos humanos, aunque sin entrenamiento y con escaso armamento para una lucha prolongada.
La resistencia militar liderada por Cáceres en la regiones sur y centro andinas obtuvo varias victorias contra las fuerzas chilenas y se dirigió a Cajamarca, en la sierra norte, para evitar el encumbramiento de Miguel Iglesias, quien desde 1882 había manifestado firmar la paz con el gobierno chileno, aceptando cesión territorial.
El 3 de mayo de 1883, la base del Tratado de Ancón ya estaba acordada entre Patrico Lynch y Miguel Iglesias quien firmó este convenio inicial desde Cajamarca.15 El 10 de julio de 1883, se desarrolló la Batalla de Huamachuco entre Andrés A. Cáceres y Alejandro Gorostiaga, finalizando con una victoria chilena. Miguel Iglesias envió una comisión especial para felicitar a Gorostiaga por su victoria. De esta manera, Cáceres había sido minimizado lo suficiente como para no cuestionar su autoridad. Montero, por su parte, tuvo que salir de Arequipa para evitar la destrucción de la ciudad. El 20 de octubre de 1883 terminó en Ancón la discusión de los términos del tratado de paz. Una vez firmado el Tratado de Ancón, el 11 de marzo de 1884, la Asamblea Constituyente aprobó el Tratado. Iglesias marchó hacia Lima para asumir el gobierno del Perú.
Después de la guerra, las diferencias entre Cáceres e Iglesias dieron origen de una guerra civil entre los partidarios de ambos líderes, que finalizó en 1885 con el triunfo del primero.
