En 1593 le fue concecida la disputada concesión para la pesca de perlas en la orilla occidental del golfo de California (mar de Cortés). Logró navegar con éxito, entre junio y noviembre de 1596, con tres naves hasta La Paz (hoy en Baja California Sur). Le dio el nombre actual (conocido por Hernán Cortés como Santa Cruz) e intentó establecer allí una colonia y desde ella explorar el litoral del golfo. Sin embargo, los problemas de reabastecimiento, la disminución de la moral y el fuego pronto forzaron su abandono. También se convirtió en diplomático.

En 1602 virrey y conde de Monterrey, le nombró General para dirigir la exploración del litoral californiano en busca de puertos de refugio seguros para el galeón de Manila. exploró el litoral americano desde el puerto de Acapulco hasta más al norte del cabo Mendocino, acompañado por los cosmográfos Géronimo Martí Palacios y los frailes carmelitas Andrés de la Asunción, Antonio de la Ascensión y Tomás de Aquino. Durante ese viaje fijaron la toponimia correspondiente, levantaron cartas y mapas y prepararon derroteros y diarios detallados de la costa, que servirán para la navegación de esos lugares hasta finales del [[siglo XVIII].