За несколько месяцев чилийская армия захватила всё боливийское побережье и вторглась в Перу. Президент страны, Мариано Игнасио Прадо, бежал в Европу, и примерно в эти же дни был свергнут президент Боливии Иларион Даса, который вскоре также бежал в Европу, прихватив значительную часть государственной казны.
Располагавшиеся на захваченных территориях селитряные месторождения стали передаваться чилийским и английским предпринимателям. В ходе войны большая часть шахт так или иначе оказалась под контролем английских банков и торговых домов. Те шахты, которые оказались в руках чилийцев, были немедленно использованы для получения средств на закупку вооружений и покрытие огромных военных расходов страны.
К 1880 году Боливия, измученная людскими и экономическими потерями, вышла из войны, оставив прибрежные территории чилийцам. В одиночку Перу больше не могла продолжать войну против превосходящих сил противника, пользовавшегося, вдобавок, поддержкой наиболее влиятельных держав. Начались долгие и мучительные переговоры о мире, которые велись при посредничестве США. Поскольку власти Перу оказались крайне несговорчивыми, чилийские эскадры устраивали рейды вдоль побережья страны, высаживая в прибрежных городах и селениях десанты и обстреливая города с моря. Когда чилийские войска стали подходить к Лиме – столице Перу, избранный взамен Прадо президент-военный Пьеролла также сбежал. Город был захвачен чилийской армией, и установилась оккупационная администрация. Хотя официально это означало полное поражение Перу, боевые действия в отдаленных горных районах страны продолжались вплоть в 1883 года. Вместо Пьероллы богатейшие предприниматели Лимы выбрали нового президента из числа сивилистов – Франсиско Кальдерона, который сформировал правительство, готовое идти на уступки чилийцам. Однако Кальдерон попытался сыграть двойную игру и пообещал американцам передать под их протекторат богатые гуано и селитрой прибрежные провинции. Штаты не торопились вмешиваться, и англичане добились его ареста чилийцами.
В 1883 году был, наконец, подписан Анконский мирный договор, согласно которому Перу уступало Чили богатые селитрой территории департамента Тарапака, а департаменты Такна и Арика еще 10 лет должны были оставаться под чилийской оккупацией. Перу также обязались возместить все убытки Чили за годы войны. Боливия же, вышедшая из войны еще в 1880 году, потеряла богатые селитрой прибрежные провинции, а также лишилась выхода к морю.
Война истощила все три стороны конфликта. Территория Перу была разорена, были уничтожены многие хлопковые и сахарные плантации и потеряны самые богатые месторождения гуано и селитры. Кроме того, страна понесла и огромные человеческие потери – за годы войны в Перу погибло 80 тыс. человек