Después de largas negociaciones, el tratado para terminar la guerra fue firmado en Buenos Aires (Argentina) el 21 de julio de 1938. El canciller argentino Carlos Saavedra Lamas, que había convocado la Conferencia de Paz en Buenos Aires obtuvo más tarde el premio Nobel de la Paz en 1936, en general por su labor en pro de la paz y en particular por haber inspirado el Pacto antibélico Saavedra Lamas, firmado por 21 naciones y convertido en un instrumento jurídico internacional. Tuvo un papel importante como mediador para dar por terminada la guerra del Chaco.

El Tratado de Paz, Amistad y Límites, firmado el 21 de julio de 1938 en Buenos Aires, puso fin a la guerra, otorgándole a Paraguay la soberanía de cerca del 75% de la zona en litigio, y dándole a Bolivia el resto, incluyendo el acceso al río Paraguay147​.

El 27 de abril de 2009, 74 años después de finalizado el enfrentamiento bélico, los presidentes Evo Morales (de Bolivia) y Fernando Lugo (de Paraguay) firmaron en Buenos Aires el acuerdo definitivo de límites territoriales del Chaco Boreal. El acto se realizó en presencia de la presidenta Cristina Fernández de Kirchner (de Argentina), previa aceptación por parte de sus respectivos cancilleres del Acta de cumplimiento y ejecución del Tratado de paz, amistad y límites entre Bolivia y Paraguay de 1938.