El 13 de febrero de 1502 zarpó desde Sanlúcar de Barrameda en la expedición del nuevo gobernador de la española Nicolás de Ovando. Sus primeros años en América los paso en santo domingo, hasta que el Rey Fernando el Católico dispuso la exploración y conquista de tierra firme. Creándose dos nuevas gobernaciones comprendidas entre los cabos de Vela en la costa colombiana y de Gracias a Dios, entre Honduras y Nicaragua.

En el limite de ambas gobernaciones se encontraba en el golfo de Urabá, a la primera gobernación se le llamo Nueva Andalucía al este, gobernada por Alonso de Ojeda, y Veragua al oeste, gobernada por Diego de Nicuesa. En 1509, hubo una expedición comandada por el bachiller y alcalde mayor de nueva Andalucía Martín Fernández de Enciso que salió a socorrer a su gobernador Alonso de Ojeda, este junto con setenta hombres, había fundado el poblado de San Sebastián en Nueva Andalucía, lugar donde después se crearía Cartagena de Indias. Cerca del poblado habitaban gran numero de indígenas que usaban flechas venenosas, Ojeda fue herido en una pierna, por lo que se retiró en un barco a Santo Domingo, dejando el poblado a cargo de Francisco Pizarro, en espera de que llegara la expedición de Enciso. Alonso de Ojeda pidió a Pizarro que se mantuviera con unos pocos hombres en aquel poblado por cincuenta días, y si no llegaba la expedición de Enciso que usara todos los medios para regresar a La Española, cuando llegó Enciso, Pizarro se unió a el explorando gran parte del territorio colombiano, acompañando a Vasco Nuñez de Balboa quien culminó el descubrimiento del Océano Pacifico en 1513.

Desde 1519 a 1523, fue alcalde de Panamá, pero llegado el año 1524, Pizarro se asocia con Diego de Almagro y el clérigo Hernando de Luque, hombre influyente, juntos deciden explorar el Imperio Inca del Birú o Perú, del que tenían noticias, repartiéndose las responsabilidades de la expedición, Pizarro la capitanearía, Almagro se encargaría de la intendencia y Luque de las finanzas.

Exploraría la costa colombiana del Pacifico durante 3 años, llegando a las mismas puertas del Imperio Inca, volviendo a Panamá y de allí regreso a España, llegando a Sanlucar en 1528. Pizarro llegó al emperador con numerosos presentes, lo que hizo posible que firmara las capitulaciones con el para explorar y conquistar aquel gran Imperio. Una vez pertrechadas las naves volvería a embarcar hacia el Perú desde la playa sanluqueña el 26 de enero de 1530, acompañado de sus hermanos: Hernando, Juan y Gonzalo, junto con 180 hombres. Moriría asesinado en Lima a manos de los almagristas el 26 de junio de 1541.