Al comenzar la guerra Bolivia fue vista internacionalmente como el país agresor y como la nación más poderosa de las dos, por esa percepción Paraguay logro simpatía para su causa. En 1933 una comisión de neutrales pidió el retroceso de Bolivia hasta Ballivián. En la conferencia de paz de diciembre de 1933 se logró un armisticio de algo más de un mes.
En Boquerón, el ejército de Bolivia escribió una de las páginas más brillantes de su historia, dando muestras de un heroísmo admirable. El destacamento que tras la muerte de Aguirre comandaba Marzana tuvo Boquerón bajo su control entre agosto y septiembre de 1932. El gobierno paraguayo decidió la retoma de los tres fortines como cuestión de honor nacional. La ofensiva paraguaya comenzó el 9 de septiembre. Bolivia planteó la defensa en el mismo tenor, no se debía ceder el fortín bajo ningún concepto. Ambos países pensaron que este episodio definiría el carácter de la guerra e influiría sobre la moral nacional. Los defensores bolivianos sumaban apenas 448 con 350 fusiles, 40 ametralladoras, 3 cañones y dos antiaéreos. Estigarribia llegó a plantar alrededor de Boquerón una fuerza de entre 9.000 y 11.500 efectivos de acuerdo a fuentes paraguayas. El jefe paraguayo pensó que esa relación de más de 10 a 1 le permitiría un triunfo fácil y rápido. No fue así. Marzana y sus hombres resistieron por 20 días. En la primera jornada los paraguayos se acercaron hasta menos de 50 metros de las trincheras pero fueron repelidos con fuego nutrido. Los batallones bolivianos que salieron a socorrer Boquerón no pudieron llegar a su objetivo, todas las vías estaban cortadas por el enemigo, pero los paraguayos retrocedieron desanimados ante la magnífica defensa, permitiendo el ingreso de un regimiento boliviano al mando de Tomás Manchego. Tres días tardó el ejército paraguayo en rodear completamente el fortín. Marzana había agotado las municiones de los cañones y pidió ahorrar balas y disparar sólo con blanco seguro. El capitán Víctor Ustarez rompió heroicamente el cerco y entró a Boquerón con 58 hombres, reforzando y subiendo la moral del contingente de defensores. Una nueva incursión de Ustarez fuera del fortín para conseguir más refuerzos le costó la vida al héroe.
Los ataques en oleadas sobre el fortín agotaron la defensa. Los víveres se terminaron, el único pozo de agua accesible era atacado por un nido de ametralladoras paraguayo, acercarse era muerte segura, un par de cadáveres de soldados bolivianos flotaba en el pozo. Los pertrechos que lanzaba la aviación boliviana caían casi siempre fuera de las trincheras (la aviación boliviana tuvo un destacado papel en toda la guerra. Fue siempre superior a la paraguaya, contaba con un equipo moderno de aviones Curtiss que dominaron el aire del Chico). Los soldados eran casi espectros, pero no se rendían. El alto mando pedía lo imposible, resistir quince días más hasta la llegada de refuerzos. No había fuerzas ni para enterrar a los compañeros caídos. El 19 no había balas sino para un combate de diez minutos. Los soldados desesperados empezaron a beber sus propios orines. Marzana decidió pedir una tregua para una capitulación honrosa. Levantó bandera blanca, los paraguayos que estaban a escasos metros de las trincheras creyeron que era rendición y se abalanzaron y tomaron el fortín. En silencioso homenaje, el mando paraguayo vio salir a los héroes que quedaban vivos en harapos, casi sin poder caminar. Centenares de muertos y moribundos yacían allí. Estigarribia creyó siempre enfrentar a por lo menos 1.500 bolivianos; en el mejor momento no habían llegado a 700. Sobrevivieron menos de 450. El Presidente paraguayo dijo "los bolivianos pelearon con tal bravura y coraje...que merecen nuestro respeto". Marzana dijo al volver de tres años de prisión en Paraguay: "No hicimos más que cumplir con nuestro deber".