Designado comandante de la 4.ª división del ejército expedicionario, Barbosa luchó en el Expedición a Mollendo, Batalla de Tacna, Ensenada y Talca. Asimismo, participó en el asalto y toma del Morro de Arica (7 de junio de 1880), y en los meses siguientes, fue designado comandante de la segunda brigada de la 2.ª división del ejército para la decisiva campaña de Lima. Como tal, luchó en la Batalla de San Juan y Chorrillos y de Miraflores el 13 y el 15 de enero de 1881. Ingresó junto con el Ejército triunfante en Lima el 17 de enero de 1881. Terminada la campaña con la toma de la capital peruana, Barbosa poco después fue nombrado Inspector Delegado del ejército.