Mielőtt Bolíviába indult volna, Che még utoljára találkozott a feleségével és a gyermekeivel (kivéve Hildita-val). Álöltözetben volt és a gyerekeknek azt mondták, hogy ő Che egyik barátja. Egyszer Aliusha beütötte a fejét és Che, erősen küzdve az ellen, hogy apaként viselkedjen és ezzel elárulja magát, vigasztalta a kislányt, aki később azt súgta az édesanyjának, hogy azt hiszi: az öregember szerelmes belé.

Novemberben Che megérkezett La Paz-ba (Bolívia) Kelet-Németországon és Prágán keresztül. Az útlevele Adolfo Mena-González névre szólt és magával vitte az Organization of American States (Amerikai Államok Szervezete) levelét, amelyben az állt, hogy azzal a feladattal bízták meg őt, hogy írjon egy beszámolót a bolíviai vidék társadalmi és gazdasági állapotáról.
A Hotel Copacabana-ban szállt meg, ahol készített magáról néhány fotót - ezeket a bolíviai hadsereg később megtalálta, de csak 1991-ben kerültek a világ szeme elé.
Bolívia egy olyan dél-amerikai ország volt, amelyet az USA kizsákmányolt és elnyomott, az élén egy báb-elnökkel (René Barrientos), miközben az emberek éheztek és 42%-uk alultápláltság miatt halt meg. Az ország határos Chilével, Argentínával, Peruval, Paraguay-jal és Brazíliával, így ezekbe az országokba könnyen exportálni lehetett volna a forradalmat.

November 5-én Che - aki most a Ramón álnevet használta - megérkezett a Ñacahuasú-ban található farmra, ami a bolíviai hadjárat első táborhelye volt. Amint mindig, most is naplót vezetett a tapasztalatairól és élményeiről (ez lett a híres Bolíviai Napló).
Az első napokat azzal töltötték, hogy felmérték a környező helyeket, miközben szúnyogok szívták a vérüket. Ezután egy alagutat ástak, hogy ott rejtsék majd el azokat a holmikat, amik veszélybe sodorhatnák őket - eközben újabb emberek és fegyverek érkeztek.
December végére minden kubai harcos megérkezett a táborba, két barlangot ástak a sziklába (egy a rádióállomás számára, egy másik pedig fegyver- és élelmiszerraktár céljából) és már kenyeret is tudtak sütni.
December 31-én Mario Monje-Molina, a bolíviai kommunista párt titkára érkezett a táborba. Át akarta venni a politikai és parancsnoki vezetést a gerillacsapat felett, addig, amíg Bolíviában tartózkodnak, de Che ezt elutasította. Emlékezett a kongói hadjárat leckéjére és azt is tudta, hogy Monje-Molina nem rendelkezik harci tapasztalattal. Így Monje-Molina távozott és a kommunista párt megvonta a támogatását Che-től.

Januárban Loyola Guzmán-Lara érkezett meg. Ő a bolíviai kommunista ifjúsági szervezet tagja volt, de később kirúgták onnan, amikor kiderült, hogy támogatja a gerillákat. Che számára kezdett dolgozni, akit nagyon lenyűgözött a nő bátorsága.
Februárban Che egy menetet szervezett, hogy felderítsék a környéket és az újoncoknak megmutassa, milyen az igazi gerilla-élet - a menet alatt két ember halálos balesetet szenvedett (beleestek a folyóba és nem tudták kimenteni őket).

Márciusban Che elveszítette a legjobb bolíviai harcosát és néhány újonc megszökött. Március 20-án a csapat visszatért a főtáborba. Hamarosan a bolíviai hadsereg felfedezte az egyik gerillatábort, egy férfit és egy öszvért foglyul ejtettek.
A rádiósok a La Pazból érkező üzeneteket dekódolták, miközben a többiek vadásztak, hogy húshoz jussanak, csapdákat állítottak a hadseregnek és egymással veszekedtek. Voltak fegyelmezési problémák, a kubaiak és a bolíviaiak között pedig rivalizálás folyt, amit Che tűrhetetlennek talált.
Március 23-án sor került az első gerilla-akcióra. Egy bolíviai hadoszlop esett csapdába - heten meghaltak, négyen megsérültek és a gerillák 14 foglyot ejtettek, emellett fegyvereket zsákmányoltak és néhány fogoly a hadsereg terveiről tájékoztatta őket.
Mivel a hadsereg tudomást szerzett a főtáborról, Che három csapatra osztotta az embereit (hátvéd, előőrs és fő oszlop - ez utóbbit ő maga vezette) és újabb menetelésbe kezdtek.

A fizikai kiképzés mellett Che mindig talált időt arra, hogy olvasson. Egy halom könyvet cipelt magával a hátizsákjában - történelmi, irodalmi, kulturális és orvostudományi műveket - valamint egy füzetet, amelybe a kedvenc verseit másolta be.
Che írt egy cikket 'Üzenet a Trikontinentális (Latin Amerika, Afrika, Ázsia) Összefogás Konferenciájának' címmel, ami április 16-án jelent meg Havannában. Ebben "két, három, sok Vietnám" létrehozására szólított fel, hogy így az amerikai hadseregnek több fronton kelljen harcolnia és így az erői csökkenének Vietnámban. A zárószavai különösen híresek lettek később:
"A tettünk egy harci kiáltás az imperializmus ellen, és egy harci himnusz az emberek egységéért az emberiség legnagyobb ellensége, az USA ellen. Bárhol is lep meg minket a halál, legyen üdvözölve, feltéve, hogy a harci kiáltásunk egy figyelmes fülre talál, hogy a fegyverünket egy újabb kéz kapja fel, és hogy a többi ember készen áll arra, hogy a gyászénekünket a gépfegyverek szaggatott hangjával, valamint a háború és a győzelem új harci kiáltásaival kísérje."

Április végére Che újabb két kubai harcost veszített el - az egyikük az egyik legjobb embere volt. Nem jöttek újoncok és elveszítették a kapcsolatot a hátvéddel. A hordozható adóvevőik hasznavehetetlenek voltak a nagy távolság miatt.
Che egyik embere, Ciro Bustos és a francia újságíró, Régis Debray elhagyta a hadoszlopot és másnap a bolíviai hadsereg elfogta őket, majd harminc év börtönre ítélték őket. (Ebből végül csak három évet kellett letölteniük.)
Che hallotta a rádióban, hogy amerikai zöldsapkások (különleges osztag) és helikopterek érkeztek Bolíviába (hogy elkapják a gerillákat), de nem igazán törődött velük.

Májusban alig volt élelmük és abban sem voltak biztosak, hol vannak pontosan. Képtelenek voltak kapcsolatba lépni a hátvéddel vagy Kubával. Che csapata már csak 25 emberből állt és nem jöttek új harcosok. Elővigyázatosságból Che ismét nevet változatott: a Ramón helyett Fernando lett.
Eközben a bolíviai hadsereg új taktikával próbálkozott: mindenkit letartóztattak, aki segített a gerilláknak.
Június 19-én és 20-án Che fogászként dolgozott, több társa fogát kellett kihúznia, így új becenevet kapott: Foghúzó Fernando.
Júliusban a gerillák újabb harci tapasztalatot szereztek, miután több rajtaütésben vettek részt és a harci kedvük is remek volt - annak ellenére, hogy még mindig nem sikerült kapcsolatba kerülniük a helyi parasztokkal.

Július 31-től augusztus 10-ig a Latin-Amerikai Államok Összefogásának Szervezete egy konferenciát tartott Havannában - tiszteletbeli elnöknek Che-t választották.
Augusztus 4-én egy dezertőr elvezette a bolíviai hadsereget a gerillák fő táborába. Fegyvereket, iratokat és gyógyszereket foglaltak le - hatalmas csapás volt ez Che számára. Ráadásul a csapata még mindig nem tudta felvenni a kapcsolatot a másik két egységgel - sem Kubával vagy a külvilággal. A gerillák rosszkedvűek voltak és éheztek, többen megbetegedtek.

Szeptemberben a rádióban bejelentették, hogy egy gerillaegységet megsemmisítettek  - valószínűleg a hátvédet; majd 15-én letartóztatták Loyola Guzmán-Lara-t, átkutatták a házát és megtalálták a fotóit, amiken a Ñacahuasú táborban volt látható.
Szeptember 26-ra a gerillákat bekerítették a bolíviai kormányerők. Három gerilla meghalt, egy eltűnt.

Az október nyugodtan indult. Che csapata La Higuera felé menetelt. Che utolsó naplóbejegyzése 1967. október 7-én íródott.