Las cinco divisiones partieron entre el 29 de abril y el 2 de mayo, además de fuerzas militares llevaban investigadores en diversas ramas con el fin de recaba información de la zona para ver la posibilidad de aprovechamiento en el futuro.
La primera división, la de la izquierda, salió el 29 de abril de Carhué hacia el sur y destacó desde Puán un escuadrón a las órdenes de José S. Daza para reconocer aguadas y campos de pastos; debía seguir por Guatraché hasta río Colorado y Choele Choel en el río Negro; allí entraría en contacto con una expedición naval que remontaba el río Negro al mando del comandante Guerrico.
La división llegó el 4 de mayo a Nueva Roma, el 10 al Colorado, que cruzó unos días después; el 12 a Choique Mahuída, 70 kilómetros al noroeste de Choele Choel, donde dejó un destacamento.
El 24 de mayo cruzó al suroeste y llegó en el día al río Negro, frente a Choele Choel, después de haber recorrido 700 km. Desde allí el general Roca, con 100 hombres de escolta al mando del teniente coronel Ignacio Fotheringham, salió el 2 de junio costeando aguas arriba el río y llegó a la confluencia del Limay y el Neuquén el 11 del mismo mes, a unos 90 km del campamento de la cuarta división al mando de Uriburu.
El 8 de junio salió el mayor Jordán Witsochi hacia la costa sur de Patagones y llegó a puerto San Antonio. El 13 de junio regresó Roca a Choele Choel, quedando en Confluencia una pequeña fuerza para impedir el paso de los indios.
Poco después dio Roca por cumplido su plan estratégico, destinó las divisiones 1 y 4 a las órdenes del coronel Villegas a la protección de la nueva frontera en el curso superior del río Negro y Neuquén y regreso a Buenos Aires; el resto de las unidades volvió a sus guarniciones.
La segunda división partió el 19 de mayo hacia Traurú Lauquen (Acha) y llegó a su objetivo el 24 del mismo mes, después de dejar guarniciones para cuatro fortines que hizo construir.
Una vez en contacto con la columna de Godoy y con la división de Racedo, la columna de Levalle, siguió su marcha hasta Lihuel Calel, donde acampó. Desde allí partieron grupos de exploración al mando de Camilo Herrera, Máximo Bedoya y Florencio Monteagudo; luego salieron otras fuerzas en busca de tolderías. La región fue recorrida en toda dirección; algunos destacamentos no tropezaron con indio alguno; otros hallaron pequeños grupos, matando a los que se resistieron y tomando prisioneros a los demás; a fines de junio no quedaban indios en esa parte de la pampa.
La tercera división, la de Racedo, inició su marcha en dos columnas el 10 de abril y se reunieron el 29 del mismo mes en la laguna del Médano Colorado, después de construir en el trayecto algunos fortines. El 18 de mayo se halló en Poitahué, pero como escaseasen allí los pastos se dirigió a Pitre Lauquen. La captura de indios fue reducida, pues los ranqueles se habían refugiado con Baigorrita en las márgenes del Salado o Chadileuvú.
El teniente coronel Rudecindo Roca avanzó con 200 hombres sobre dicho río para destruir esa concentración y capturar al cacique, pero la operación no dio resultado porque Baigorria, advertido, huyó al suroeste y cayó con sus hombres en poder de la división de Uriburu, que los aniquiló. Toda la parte sur de San Luis y noroeste de La Pampa quedó libre de indios, víctimas al mismo tiempo de una epidemia de viruela. A fines de junio la división de Racedo había cumplido su cometido y San Luis y Córdoba quedaron definitivamente libres de malones indígenas.
La cuarta división, la columna de la derecha, salió del fuerte San Martín el 21 de abril y llegó al río Grande el 23, donde descansó hasta el 27; el 30 estaba en un punto desde donde fueron adelantados víveres al río Neuquén y patrullas de exploración; el 2 de mayo llegó al río Ba-rrancas y el 5 al punto sobre el Neuquén que hoy se llama Chos Malal, donde fundó el fuerte Cuarta División. La vanguardia destrozó los toldos de Peyeumán, el cual resultó muerto con otros 14 indios más; fueron tomados 60 prisioneros, casi todos ranqueles que emigraban hacia la cordillera. El 12 reanudó la marcha hacia el sur, el 19 cruzó el río Agrio. Los indios picunches de la región se habían refugiado en la cordillera con su cacique Purrán. El mayor Illescas persiguió a un grup6 de indios de Painé, procedente de la pampa, siendo apresado el cacique y otros 60 más. Los capturados dijeron que Baigorrita huía de la persecución de las otras columnas; el 21 la cuarta división se hallaba en la confluencia del Covuncó y el Neuquén, donde se detuvo. El 22 fue destacado el mayor Torres con el objeto de ocupar el paso del camino desde la pampa por el río Neuquén; el 11 de junio Torres sorprendió a un grupo de ranqueles pampeanos que buscaba amparo en los toldos de Purrán; fueron capturados 100 de ellos. Así fueron cayendo sucesivamente nuevos contingentes de fugitivos en los pasos y vados, cuando huían de la pampa acosados por las otras divisiones y buscaban refugio en los valles cordilleranos sin conocer la presencia de la división de Uriburu y de la de Roca. Llegaban a Neuquén enfermos, sedientos, cansados y algunos a pie, habiendo dejado en el camino del éxodo mujeres, viejos y niños muertos y eran capturados o muertos cuando ya se consideraban a salvo. En ese período fue muerto Baigorrita.
Oficiales de las diferentes columnas, Roca estaba a cargo de la primer columna , Eduardo Racedo a cargo de la segunda columna Nicolás Levalle a cargo de la tercer columna y Napoleon Uriburu a cargo de la cuarta columna.
La cuarta división cruzó 500 kilómetros de territorio difícil, soportando fríos intensos hasta los doce grados bajo cero, por sendas o sin ellas. Pero en tres meses de campaña cumplió su misión y dejó libre de indios el territorio al sur de Mendoza hasta el río Neuquén.
La quinta división salió de Trenque Lauquen el 2 de mayo, llegó el 23 a Luan Lauquén y quedó allí, en contacto con las divisiones vecinas. La columna de Godoy salió de Guaminí el mismo día y recorrió 200 km en busca de tolderías, llegando el 12 a Nainco sin haber hallado ninguna; tan solo el 13 capturó 25 indios y algunos más en su avance ulterior, rescatando cautivos y causando la muerte de algunos que se resistieron; el 22 fue alcanzado y muerto el cacique Lemunier. El 9 de junio llegó Godoy al campamento de Lagos con 270 prisioneros de pelea y 470 de chusma, 40 cautivos liberados, dando muerte a 36 indios, sin ninguna baja en las fuerzas nacionales.
La expedición de Roca no sólo dio al gobierno nacional el dominio de grandes territorios hasta allí prácticamente inaccesibles para la empresa colonizadora, sino que ofreció valiosa información de carácter científico. Hombres de ciencia de la Academia nacional de ciencias de Córdoba se sumaron a los expedicionarios con fines científicos: Pablo F. Lorentz, Adolfo Doring, Gustavo Niederlein, Federico Schulz, Alfredo Ebelot —que va había colaborado con Alsina— y otros, aparte de la acción de los misioneros Cagliero, Antonio Spinosa, Costamagna y Botta. Cagliero fue luego un cardenal ilustre de la Iglesia y no olvidó nunca su acción misionera en las regiones patagónicas.