Les activités de l'Armée de libération nationale (ELN), la guérilla dirigée par Che Guevara, commencent sous sa présidence, en 1966. Barrientos aurait ordonné de ramener la tête du Che à La Paz. Les autorités boliviennes reçoivent le soutien de la CIA sous forme d'entraînements militaires, de renseignements et d'armes pour combattre les rebelles. Le « Che » est capturé en octobre 1967 et exécuté, à la suite de son approbation. Le chanteur espagnol Paco Ibáñez mit en musique le poème de Nicolás Guillén "Soldadito Boliviano" qui traite entre autres des aides américaines au président Barrientos.