Cuando Mendieta por sus excesos fuera depuesto en Santa Fe y tuviera que ausentarse para viajar a Charcas, designó en el mismo día 3 de mayo de 1577 a Osorio como su lugarteniente, haciéndose cargo del gobierno interino del Río de la Plata y del Paraguay, desde esa fecha hasta la llegada del nuevo adelantado.