La tercera batalla para levantar el sitio de Bilbao comenzó el día 27 de abril, con un ataque contra Otañes que fue conquistado por las tropas del brigadier Otal. Entonces se dio cuenta Elío de su gran error, al ver que los liberales se dirigían por la carretera de Castro Urdiales a Las Muñecas, Mercadillo y, Balmaseda, en lugar de atacar por Karrantza como él suponía, y, mandó reforzar las débiles fuerzas de que disponía Andéchaga en Las Muñecas, con los batallones de Velasco. En la madrugada del 28, Concha decidió atacar Las Muñecas y aunque las posiciones carlistas fueron bien defendidas por los batallones vizcaínos de Andéchaga y los castellanos de Arlanza y el Cid, que mandaba Velasco, y el séptimo guipuzcoano que llegó de refuerzo, por una de esas sorpresas corrientes en todas las batallas, las tropas liberales, en proporción de siete a uno, se infiltraron por unas alturas del centro de la línea carlista que las fuerzas de Andéchaga y Velasco creían defendidas y se hallaban abandonadas. Andéchaga cayó muerto en las alturas de Las Muñecas atravesado de un balazo, al frente de sus escasas fuerzas. Roto el frente de Las Muñecas, la derecha del general Elío quedaba rebasada y esto le obligó a retirar la línea entera a Galdamiz, situando su cuartel general en Güeñes: más tarde lo retiró a Sodupe. En Galdamiz se libraron las últimas batallas del sitio de Bilbao y en ellas se distinguió extraordinariamente el coronel Solana, con el 4.° batallón de Castilla, deteniendo él sólo durante horas y horas el avance de la división de Martínez Campos. Los batallones de Elío iban en retirada y esto obligó a Dorregaray a levantar la línea de Somorrostro y repasar la ría de Bilbao. Fue, pues, el tercer ejército, al mando del general Concha el que logró desalojar a las tropas carlistas de Somorrostro y romper, el 2 de mayo, el bloqueo de Bilbao. Esta terrible serie de batallas fue descrita magistralmente por Unamuno en el cap. IV de su novela histórica Paz en la Guerra.