Com o retorno da guerra de movimentos após a queda de Humaitá, Osório participou ainda das batalhas de Itororó e Avaí em dezembro de 1868. Nesta última, ao tomar toda a posição de artilharia inimiga, é alvejado na face por um inimigo de tocaia, fraturando o maxilar inferior esquerdo, ferimento que escondeu com um poncho, continuando a estimular seus homens à luta, até que a hemorragia o obrigou a parar. Na ocasião, disse: "Coragem, camaradas! Acabem com este resto!". Para que seus soldados o supusessem no comando e não desanimassem, sua caleça vazia foi mantida à frente das tropas. Doente, Osório foi substituído pelo General Polidoro da Fonseca e regressou ao Brasil para recuperar do ferimento, não tendo sido possível presenciar a queda de Assunção, em janeiro de 1869. Em seu brasão há três estrelas douradas que representam os ferimentos sofridos no rosto durante a cruenta Batalha de Avaí.