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Se realizó el 19 de enero 1823. El ejército real bajo el comando del Brigadier General Jerónimo Valdés, con menos efectivos tenía al frente a aguerridos oficiales como García Camba, Ameller, Espartero (Futuro Regente de España) se situó en los Altos de Valdivia o Alto Torata. Alvarado atacó cuesta arriba en un movimiento calificado por los oficiales realistas como «débil y falto de arte».

En respuesta, el “Gerona” de Ameller, formado por soldados españolespeninsulares atacaron a los independentistas aún en marcha. Al grito de Viva el Rey se lanzaron cuesta abajo rompiendo y dispersando a los independentistas.

Viendo el éxito de esta acometida, Valdés ordenó el ataque pronto y general de toda la infantería y caballería disponible. Espartero cargó contra la Legión Peruana, donde militaba Domingo Nieto.

Esta Legión mandada por el teniente coronel Pedro de la Rosa al grito de ¡Venid, españoles, venid y probad el valor de la Legión! se condujo bien y recibió la carga de la caballería y la infantería realista, retirándose únicamente del campo tras haber perdido las tres cuartas partes de su efectivo.

La lentitud y la incapacidad de Alvarado para decidir la batalla a su favor permitieron que las 5 p.m. hiciera su aparición en el campo realista el general Canterac con los primeros refuerzos. La victoria costó a los realistas 250 hombres » irremplazables por su calidad». El ejército unido perdió 500 soldados entre muertos y heridos; los realistas les calcularon en 700 bajas, incluso 27 oficiales heridos que fueron capturados.

El ejército realista reforzado alcanzó un número similar al de sus contrarios, 1.765 soldados de infantería y 757 de caballería lo que les daban confianza en un próximo y definitivo triunfo. Dos días después de la acción de Torata ambas fuerzas volverían a enfrentarse en la batalla de Moquegua.