Решив напасть на Вилькабамбу, Толедо стал действовать с характерной для него энергией. Он знал, что мост Чукичака был наилучшим местом, через которое можно было попасть в эту удаленную провинцию. Поэтому он послал отряд под командованием губернатора Хуана Альвареса Мальдонадо с целью восстановить и удерживать этот ключевой пункт. Хуан Альварес Мальдонадо вышел из Куско в Фомино воскресенье, первое воскресенье после Пасхи, спустя две недели после объявления начала военной кампании. Он взял с собой десять испанцев, в числе которых был внук Уайна-Капака капитан Хуан Бальса, законный сын койи Доньи Хуаны Марка Чимпу. Люди Мальдонадо обнаружили у моста отряд индейцев. «После четырех выстрелов из наших небольших полевых орудий и аркебуз перуанцы обратились в беспорядочное бегство и были вынуждены вернуться в свой лагерь. Затем наши люди заняли мост, что было немаловажно для отряда вице-короля».

Испанцы восстановили стратегически важный мост и «охраняли его с величайшей бдительностью» с середины апреля до конца мая. Индейцы видели все это и «поняли, что [испанцы], вероятно, ждут подхода свежих войск, чтобы войти в Вилькабамбу». В тревоге они начали готовить запасы продовольствия и метательных снарядов для «ведения войны, которую они уже предвидели». Они также прислали отряды великолепно экипированных воинов, одетых в традиционные наряды из перьев с металлическими дисками на груди. Они потребовали от испанцев объявить о своих намерениях и предложили передать какое-либо сообщение Инке, которым был — как они все еще делали вид — Титу Куси Юпанки. Без сомнения, это было сделано для того, чтобы создать впечатление о существовании в Вилькабамбе могущественного, стабильного государства.

Тем временем Толедо подготавливал чрезвычайно многочисленные экспедиционные войска. Он мобилизовал всех, кто пользовался благами энкомьенд. «Я приказал всем горожанам подходящего возраста и нрава участвовать в этой кампании лично за свой собственный счет. Я велел немощным, которые получали доходы с индейцев, или женщинам, или детям [которые были владельцами энкомьенд] заплатить за одного, двух или более солдат, согласно своим доходам». В результате собрался отряд из 250 выдающихся испанцев и профессиональных солдат «во всем своем блеске, отлично экипированных оружием и обмундированием, храбрых и доблестных воинов», но зачастую не имевших абсолютно никакого военного опыта. Они дошли до моста, возглавляемые Габриэлем де Лоарте, главным судьей Аудиенсии Лимы, и Педро Гутьерресом, капелланом Толедо, который позднее стал членом Верховного совета Индий.

Когда экспедиция прошла по мосту Чукичака и ступила во враждебную провинцию, д-р Лоарте объявил имена тех, кто, согласно выбору Толедо, будет командовать ведением боевых действий. Главнокомандующим стал Мартин Уртадо де Арбьето, магистрат города Куско и ветеран гражданских войн с Гонсало Писарро и Франсиско Эрнандесом Хироном. Под его началом было несколько командиров, включая Мартина де Менесеса, португальца Антонио Перейру и Мартина Гарсию де Лойола, который был родом с берегов Бискайского залива. Последний был амбициозным рыцарем из Калатравы, который участвовал в различных военных кампаниях в Европе и сопровождал Толедо в его путешествии в Перу в качестве начальника его вице-королевской охраны. Под его командованием находился отряд «из 28 отборных, выдающихся воинов, которые были сыновьями граждан и конкистадоров этого королевства». Артиллерией командовал Ордоньо де Валенсия; главным сержантом был Антонио де Гатос; а главным интендантом — капитан Хулиан де Умаран. Также в экспедиции в качестве «военных консультантов» принимали участие три пожилых конкистадора: Мансио Сьерра де Легисамо, Алонсо де Меса и Эрнандо Солано.

В составе экспедиции был также большой отряд союзных индейских войск. Дон Франсиско Кайо Топа возглавлял 1500 воинов из племен, проживающих вокруг Куско, а Дон Франсиско Чильче — вождь, которого подозревали в отравлении Сайри-Тупака в 1560 году, — вел за собой 500 своих соплеменников-каньяри, которые, как никогда, жаждали отомстить инкам за массовую резню в их племени.

Толедо хотел быть уверенным, что Инка не сможет ускользнуть из Вилькабамбы на юг или запад. Поэтому второй отряд численностью 70 человек должен был зайти со стороны реки Абанкай, спуститься вниз по левому берегу реки Апуримак, переправиться через нее и пробраться в Вилькабамбу «по обрывистым тропам через густые заросли монтаньи». Этот отряд возглавлял Гаспар Ариас де Сотело, «один из самых значительных людей в королевстве», который должен был принять на себя все командование в случае смерти Уртадо де Арбьето. Третий отряд, состоявший из 50 жителей Уаманги, под командованием Луиса де Толедо Пименталь, вступил в долину Майомарка (Апуримак). Он должен был занять перевал Кусамби, чтобы не дать возможности Инке скрыться в северо-западном направлении через земли индейцев-пилькосуни.

Главные силы перешли мост Чукичака «без каких-либо помех» и прошли вверх по долине реки, которая теперь называется Вилькабамбой. Через 20 миль вверх по течению реки долину перегораживают крутые горные склоны, поросшие лесом. Здесь, в 13 милях от «Виткоса и Пукьюры, находится труднодоступный горный проход в густых джунглях, который тяжело преодолеть; он называется Киноа Ракай и Койяо-чака». Как пишет Муруа, инкские военачальники «решили, что это будет подходящим местом для нанесения поражения испанцам и их уничтожения, так как крутизна склонов и труднодоступность местности были в их пользу». Они завалили тропинки пальмовыми колючками и устроили заграждения из ползучих растений, чтобы затруднить проход испанцам.

Мартин Гарсия де Лойола возглавлял передовой отряд из 50 испанцев и некоторого количества индейцев. Когда он двигался во главе колонны, «инкский воин по имени Уальпа внезапно выпрыгнул из леса и, прежде чем кто-либо заметил его, взял нашего командира в такой захват, что он не мог дотянуться до своего оружия. Он сделал это с целью сбросить его в пропасть. Он бы разбился вдребезги, сброшенный в реку» индейцем, который был «человеком такого телосложения и такой физической силы, что казался почти великаном». Пока они так боролись, сцепившись на краю пропасти, как Шерлок Холмс и Мориарти, «индеец-слуга командира по имени Коррильо… вытащил меч Лойолы из ножен». «Он нанес с плеча рубящий удар по ногам [Уальпы], так что тот стал валиться, а затем нанес ему еще удар мечом по плечам и разрубил их, и тот упал замертво… Так Коррильо двумя ударами меча отнял жизнь у человека почти гигантского телосложения и спас жизнь своего хозяина». В 1610 году Бальтасар де Окампо вспоминал, что «и по сей день то место, где все это случилось, называют „прыжком Лойолы“». Но сам Лойола предпочел не помнить этого смущающего эпизода, когда так бесславно была спасена его жизнь. Наоборот, обращаясь к королю с просьбой оказать ему благосклонность, он хвастливо назвал сражение в Койяо-чака просто первой «рукопашной» схваткой с индейцами.

Сражение в Койяо-чаке состоялось во второй половине дня на третий день Пятидесятницы, вероятно 1 июня, и длилось два с половиной часа. «Условия местности благоприятствовали индейцам, так как их враги могли двигаться только гуськом, ведь тропинка была очень узкой. С обеих сторон поднимались высокие горы, между которыми текла огромная река… Индейцы устроили несколько засад в различных местах вверх по склону. Другие с копьями наготове находились на склоне ниже тропинки, чтобы убивать тех, кто скатился вниз; а на тот случай, если жертвы избегнут своей участи, они [расставили] индейцев-лучников на дальнем берегу реки».