El mayor reconocimiento internacional, aunque no exento de críticas en los círculos políticos de Buenos Aires, provino del Perú por su actuación militar. En 1879, se alistó para combatir por el Perú en atención a sus convicciones, durante la cruenta guerra que libraba con Chile. Incorporado con el grado de Teniente Coronel asistió a la Batalla de Tarapacá, donde comandó el batallón Iquique, trasladándose después a Arica. El 5 de junio de 1880, los chilenos bombardearon desde mar y tierra esa plaza e iniciaron el asalto el día 7. El combate concluyó en el Morro y su resultado fue favorable a Chile. El Teniente Coronel Sáenz Peña combatió con valor en esa acción, viendo caer a su lado a otros jefes peruanos, como los coroneles Francisco Bolognesi y Juan Guillermo More Ruiz. El 25 de octubre de 1885 el gobierno del Perú lo ascendió a coronel y años más tarde, el 26 de agosto de 1905, a propuesta del presidente peruano José Pardo Barreda, el Parlamento le otorgó el cargo de "General de Brigada" y el 5 de octubre de 1905 se dio la autorización por ley del Congreso Argentino a Roque Sáenz Peña para aceptar el cargo de "General del Ejército del Perú".