5 июля пограничные столкновения переросли в открытую войну. До сих пор ведутся споры о том, какая сторона первой начала военные действия; по версии перуанцев, эквадорцы вторглись на территорию провинции Сарумилья и открыли огонь по перуанскому патрулю, по версии эквадорского полковника Родригеса, эквадорский патруль обнаружил на эквадорской территории несколько перуанских гражданских лиц и полицейского, который первым открыл огонь и убил одного эквадорца.

Соотношение сил к этому времени было следующим: Эквадор имел 2 батальона, развёрнутых вдоль реки Сарумилья (3 высших офицера, 33 офицера и 743 рядовых), кроме того, в непосредственной близости от места военных действий находились 4 высших офицера, 3 офицера, 28 солдат, 93 добровольца и 500 карабинеров; Перу — от 11 500 до 13 000 человек.

С 5 по 7 июля вдоль высохшего русла Сарумильи велись бои с активным применением артиллерии, а со стороны Перу также авиации, после чего на некоторое время установилось затишье. Это позволило перуанцам приготовиться к решающему наступлению; 23 июля они, используя огромное численное преимущество и закупленные в Чехословакии танки, начали наступление в направлении эквадорского портового города Пуэрто-Боливар, с моря блокированного флотом; одновременно перуанская авиация начала бомбардировки городов Уакильяс, Аренильяс, Санта-Роза и Мачала. 27 июля Пуэрто-Боливар был взят перуанцами с использованием воздушного десанта (это была первая воздушно-десантная операция в Западном полушарии; всего в ней участвовало 30 десантников). После 31 июля боевые действия приняли вялотекущий характер; 21 ноября Перу и Эквадор подписали перемирие.