El historiador Arias (2007) menciona que el 20 de marzo de 1856, la vanguardia del Ejército Expedicionario costarricense, conformada por 600 a 700 hombres al mando del general José Joaquín Mora Porras, hermano del presidente Mora, se apostó en los alrededores de la casona de Santa Rosa. Al atardecer de ese día, el coronel Salazar dio la orden y las tropas costarricenses avanzaron hasta llegar casi a los corrales. Siguiendo las ordenes con rapidez, un batallón de 280 soldados al mando del coronel Lorenzo Salazar marchó a paso veloz dividiéndose en tres columnas, una se dirigió en línea recta hacia el frente de la casona, la segunda columna debía atacar el flanco izquierdo del inmueble, mientras que la tercera columna lo haría sobre el flanco derecho. Una cuarta columna de 200 soldados fue enviada al mando del capitán José María Gutiérrez para tomar posiciones atravesando el cerro que corre al lado de la casona.
La idea era cortar la retirada del enemigo por la callejuela y el bosque ubicados detrás de las casas y los corrales de piedra. Al tiempo que las tropas de Salazar y Gutiérrez tomaban las posiciones, el general Mora mantenía en espera otros 200 soldados de infantería y 100 lanceros de caballería. Por su parte, el cuerpo de artilleros al mando del capitán Mateo Marín estaba listo para disparar los dos cañones que llevaban. Las tropas filibusteras por su parte llegaban a lo sumo a trescientos soldados. Cuando los filibusteros advirtieron la presencia del Ejército costarricense, colocaron parte del contingente de rifleros en los corrales de piedra, mientras que otros tomaban posiciones en la casona.
Al mismo tiempo, los soldados del coronel Salazar avanzaban y se colocaban en posición de combate. Pero sin disparar, tampoco los norteamericanos dispararon hasta que estaban ambos ejércitos a unos veinte metros uno del otro. En un mismo instante todos abrieron fuego, cayendo muchos costarricenses que venían en las primeras filas, pero los que les seguían en lugar de retroceder para cubrirse de una segunda descarga filibustera, se lanzaron sobre los corrales, saltando las altas tapias de 1.80 de alto cayendo sobre los filibusteros que apenas estaban intentando cargar sus rifles por segunda vez. Una vez dentro de los corrales, los oficiales y soldados costarricenses batieron fácilmente a sus enemigos a punta de bayoneta, revólver y espada, haciendo huir hacia la casona a los que se hallaban en las tapias traseras.
Mientras esto sucedía, las columnas que atacaban el frente y el flanco izquierdo lograban llegar también hasta los pequeños barandales de madera que rodeaban el patio interno y las casas traseras de la casona, debiendo sufrir el fuego que les hacían desde la casona y las casas de atrás. Las tropas del capitán Gutiérrez miraban que ya muchos de los filibusteros abandonaban la casona por la callejuela y el bosque aledaño. De inmediato Gutiérrez dio la orden de atacar, y tomar el patio interno y las casas, incluyendo la casona, la que invadieron disparando y matando con bayoneta a los filibusteros que aún estaban allí parapetados. La mayor parte de los heridos y muertos en el bando de Costa Rica cayeron en el flanco derecho de la casona, frente a los corrales de piedra, donde al no poder cubrirse por ser una explanada, fueron fácil blanco de los bien parapetados filibusteros. Es muy interesante notar como resultaron muertos algunos de los más altos oficiales como el mayor Manuel Quirós y el mismo capitán José María Gutiérrez, cayendo ambos abatidos por ir al frente de sus respectivas columnas, con revólver y espada en mano, mientras impartían a sus hombres las ordenes de avance y ataque.
La misma actitud de arrojo se observó en Rivas y a lo largo de toda la Campaña Nacional, oficiales de alta graduación como el general Cañas, marchaban de primeros en la línea de fuego sin protegerse detrás de sus tropas o girando instrucciones desde alguna casa o albergue seguro. En su informe, el general Mora dice que toda la batalla no tardó más de catorce minutos, apenas pasados los cuales ya estaban sus soldados perfectamente formados en la explanada de la casona, hondeando de nuevo la bandera de Costa Rica en todo lo alto del lugar. Ramírez (2019) sintetiza la batalla de Santa Rosa indicando que fue, por tanto, un combate relámpago de escasos minutos de duración pero que permitió la expulsión de los filibusteros del territorio de Costa Rica, trasladando el escenario de la guerra a Nicaragua.