El ejército realista estaba al mando del general De la Serna, quien se desplazaba con su ejército desde Tupiza hacia el sur desde principios de 1816. Estaba compuesto por más de 7000 hombres, en 14 cuerpos de línea veteranos, repartidos por igual según sus armas en siete de infantería y otros siete de caballería: Húsares del Rey, Dragones de la Unión de Fernando VII, dos Batallones de Imperiales de Alejandro, el Batallón de Granaderos de la Guardia y el Destacamento de Cazadores a Caballo, a los que se sumaba el apoyo de los regimientos de Extremadura, Gerona y Cantabria, los más numerosos.
La Batalla de El Pari que sucedió el 21 de noviembre de 1816, es considerada, en relación al número de sobrevivientes, como la batalla más sangrienta de toda la Guerra de Independencia Hispanoamericana y de América en general, ya que de aproximadamente tres mil combatientes, sólo doscientos hombres sobrevivieron en el ejército realista y unos trescientos cincuenta de las fuerzas patriotas, después de siete horas de cruento combate.
Warnes salió con más de 1200 soldados al encuentro de Aguilera en la batalla de El Pari. La caballería realista fue vencida y perseguida hasta el pueblo de Peji, y la división de Aguilera perdió la mayor parte de sus hombres, pero Warnes fue alcanzado por una bala de cañón y muerto. La infantería patriota siguió el combate hasta caer la noche. Cuando la victoriosa caballería, comandada por el coronel José Manuel Mercado, llegó al campo de El Pari, ya no era posible combatir y la falta del líder mermó los ánimos del comandante de la infantería Saturnino Salazar. Fue la batalla más sangrienta de la emancipación y una de las más largas, pues comenzó a las 11 de la mañana y continuó hasta la noche. El propio comandante realista escribió: “…después de la más sangrienta batalla… violenta y rigurosa hasta las seis de ella, y subsiguiente sin intervalos toda la noche…” (Aguilera).
Al mando de millares de veteranos, De la Serna partió de Lima, asegurando que recuperaría Buenos Aires para España. Después que sus hombres derrotaran y mataran a los líderes de las republiquetas, coroneles Manuel Ascensio Padilla e Ignacio Warnes, el grueso del ejército realista ocupó Tarija, Jujuy y Salta y los pueblos de Cerrillos (Salta) y Rosario de Lerma. Pero Güemes lo dejó incomunicado, con sus bases ocupando Humahuaca; venció a uno de sus regimientos en San Pedrito, y dejó sin víveres la capital de la provincia. De la Serna se vio obligado a retirarse, hostigado por las partidas gauchas.
Meses después, el coronel mayor Fernández Campero, Marqués del Valle del Tojo (conocido como Marqués de Yavi), avanzó sobre Yavi con 600 infantes y un escuadrón de gauchos, los Dragones Infernales, conducido por el coronel Bonifacio Ruiz de los Llanos. Ante su avance, los realistas que ocupaban Yavi (el segundo regimiento, un batallón de partidarios y una brigada de artillería) abandonaron sus posiciones replegándose a Moraya, suponiendo que era el general Belgrano quien avanzaba con todo su ejército. Tras informarse con más detalle, el general Pedro Antonio de Olañeta ―enemigo acérrimo de Güemes― volvió al ataque: el 15 de noviembre de 1816 sorprendió y derrotó en la batalla de Yavi al Marqués de Yavi, que cayó prisionero con 300 de sus hombres. Fernández Campero estaba al mando del flanco oriental de la Puna de las fuerzas del general Güemes.
El 17 de noviembre, De la Serna trasladó su cuartel general a Tupiza, moviendo hacia allí parte del ejército. La ciudad de Jujuy fue ocupada el 6 de enero de 1817. El ejército realista se componía de 2.780 infantes, 700 jinetes y 130 artilleros,14 mientras que las guerrillas de Güemes habían movilizado 4.500 a 5000 gauchos y, más atrás, en Tucumán, Belgrano reorganizaba al Ejército del Norte de 3.027 hombres, estando 2.595 listos para el combate.2 2
El 11 de julio de 1817, el comandante Mariano Ricafort reocupó Tarija, cometiendo actos de venganza contra la población, y mandando incendiar el Cabildo y el Archivo Capitular. Pérez de Uriondo se trasladó a Padcaya para continuar la resistencia.
En agosto de 1817, el coronel Olañeta inició una nueva invasión, con una fuerza de 1000 hombres. El 15 de agosto tuvo lugar el segundo combate de Humahuaca, población que fue avacuada por el coronel Arias. El 12 de septiembre se produjo el combate de Huacalera, donde Arias tomó prisioneros. El 3 de enero de 1818 los realistas se retiraron hasta Yavi y luego retornaron al Alto Perú.
Olañeta y el coronel José María Valdez iniciaron una nueva invasión en Yavi con 2400 hombres. El 14 de enero ocuparon Jujuy, pero la evacuaron el 16 de enero retirándose a Yavi. El 14 de octubre de 1818 se produjo sobre Tarija un ataque de fuerzas revolucionarias, compuestas por 500 hombres de caballería y 700 de infantería, con un cañón. El ataque fue rechazado por el comandante realista Lavín, produciendo 100 muertos entre los atacantes.
En el año 1817, Joaquín de la Pezuela encargó a De la Serna la misión de emprender otro avance a Tucumán con los recursos que dispusiera en el Alto Perú para atraer la atención del poderoso ejército que se preparaba en Mendoza para invadir la Capitanía General de Chile. José de La Serna se opuso a esta medida, y llamó la atención de la carencia absoluta de caballería en el ejército, lo que no le permitiría conservar ni sus comunicaciones ni su logística, además de expresar su disconforidad con el fundamento de la campaña por las enormes distancias que separaban el Alto Perú del ejército del general José de San Martín situado en Mendoza. Sin embargo, bajo manifiestos de levantar el estandarte real en Buenos Aires, obedeció la orden, emprendiendo lo mandado por el virrey Pezuela con el resultado infructoso que le había anticipado.
A principios de 1818, De la Serna renunció y se dirigió a Cochabamba; dejó el mando al coronel José Canterac. Las fuerzas independentistas se componían de 7.700 hombres (900 de caballería) y los realistas tenían 9000 hombres, 1.300 jinetes incluidos.32 Luego de pacificar Tarija y Cinti, este inició una nueva invasión con tres columnas, al mando de Olañeta (que entró por Humahuaca), Vigil (que entró por Orán) y Valdez (que entró por el Despoblado). El 26 de marzo, ocuparon San Salvador de Jujuy, aunque solo tres horas más tarde la evacuaron, retirándose a Yala ante el riesgo de quedar aislados. Regresaron a Tupiza.
El hacendado realista de los Valles Calchaquíes, Manuel Fernando de Aramburú, equipó a su costa un escuadrón de criollos que denominó Escuadrón de Caballería de San Carlos. Se unió a las fuerzas de Pezuela, continuando en el ejército realista hasta rendirse en la batalla de Ayacucho.