Las  noticias llevadas por la segunda expedición de Francisco Pizarro a Panamá no aplacaron ni disiparon las dudas sobre la conveniencia de apostar económicamente en una nueva aventura. El gobernador de Panamá, Pedro de los Ríos, continuó en sus trece de no apoyar ninguna otra expedición a esos, supuestamente, ricos territorios. Y Pizarro y sus socios necesitaban apoyos, con los dos barcos y los poquitos pertrechos con que habían hecho el primer y segundo viaje no iba a ser suficiente para emprender una acción más importante.

Por ello y tras intensas discusiones decidieron que lo mejor era dirigirse directamente a la corona española y solicitar financiación. El elegido para esta tarea fue Francisco Pizarro, que contaba con numerosos apoyos como el de Hernán Cortés y el del exgobernador Pedrarias, que tendrían su peso en la corte.

A principios de 1529 arribó a Sevilla y se dirigió a Toledo, en donde se encontraban las cortes, y se entrevistó con el rey Carlos I contándole los avatares de las primeras expediciones y describiéndole las características y las riquezas existentes en los nuevos territorios descubiertos.

Negoció las primeras condiciones de la capitulación de Toledo directamente  con el Consejo de Indias al que solicitó la gobernación del Perú tanto para él como para Diego de Almagro, pero nefastas experiencias previas de bicefalia gubernativa les llevaron a exigir al conquistador que solo fuese él el Gobernador, Capitán General de la Nueva Castilla vitalicio y Adelantado del Perú, y a Almagro se le concedería el gobierno de la fortaleza de la ciudad inca de Tumbez, algo ridículo comparado con lo concedido a Pizarro. Y al cura Luque, que habían hablado de que se le nombrase obispo de las nuevas tierras conquistadas, fue nombrado Protector de los Indios en esas tierras hasta que llegase su nombramiento de obispo desde Roma. Con esta medida provocarían lo que precisamente querían evitar: el enfrentamiento entre españoles.

Antes de su regreso a Panamá Pizarro se acercó a su ciudad natal, Trujillo (España), para visitar a su familia, de la que no sabía nada desde su partida al Nuevo Mundo más de treinta años atrás,  y reclutar a cuatro de sus hermanos en su aventura americana:  Hernando, Gonzalo, Juan y Francisco. Partieron hacia Nombre de Dios (Castilla del Oro) desde Sanlúcar de Barrameda (Cádiz –  España) en tres galeones, Santiago, Trinidad y San Antonio, y una zabra, que era la nave capitana. La incorporación de los hermanos Pizarro supuso más tensión a la relación de los socios de la expedición, ya que éstos no aceptaban bien a Almagro, del cual decían que no había hecho tantos méritos para ser el segundo de la aventura y él vio el peligro ante jóvenes tan ambiciosos y preparados para la guerra.

Al llegar a Panamá se encontraron con un grave imprevisto: no había barcos suficientes para completar el viaje. La mayoría de ellos estaban en las costas nicaragüenses ocupados en la conquista de aquellas regiones. Por eso tuvieron que contactar a Hernando de Soto y Ponce de León, propietarios de sendos buques esclavistas, incorporándoles al proyecto con promesas de encomiendas y gobernaciones en las tierras que conquistasen.

Finalmente la expedición al Perú partió el 20 de enero de 1531 del puerto de Panamá. El contingente estaba formado por 180 hombres y 30 caballos comandado por el piloto Bartolomé Ruiz. La artillería de los buques fue reforzada para disponer de mayor capacidad de fuego. Posteriormente se uniría una nueva nave comandada por Cristóbal de Mena. Diego de Almagro se quedó en Panamá para ocuparse de toda la logística del viaje y recuperarse de la enfermedad que le aquejaba.

No se detuvieron en los lugares que habían visitado con anterioridad por lo que tan solo en diez días llegaron hasta el río Esmeraldas, en donde desembarcaron, levantaron campamento y Pizarro entrenó durante algo más de un mes a sus hombres para las posibles batallas que se iban a encontrar. El 13 de febrero se dispusieron a lanzarse a la aventura. Pasaron por diversas poblaciones como Atacámez, Cancebí, Coaque, Charapató e isla de Puná con distinta suerte en lo que respecta al recibimiento de los nativos a los intrusos; en unos fue bien, en otros hubo enfrentamientos pero las órdenes de Pizarro eran claras: buscar alianzas, no enemigos. Finalmente llegaron a Túmbez en donde tuvieron las primeras noticias del enfrentamiento entre los hijos del recientemente fallecido inca Huayna Cápac,  Atahualpa y Huáscar, por la posesión del trono inca.

El 16 de mayo de 1532 Pizarro continuó su marcha hacia el sur dejando en Túmbez a veinticinco hombres al mando de su hermanastro Francisco Martín de Alcántara. Cambiaron el clima trópical del Ecuador por los desiertos duros y difíciles del norte del Perú. A la altura del río Chira encontraron un valle con ricas tierras y población nativa muy numerosa y, tras consultar con los oficiales reales, Pizarro decidió fundar la primera ciudad española en el Perú: San Miguel de Piura en la que, tras las formalidades habituales de la creación de un municipio,  fueron inscritos como vecinos 46 españoles.

Desde allí Pizarro envió a Hernando de Soto a explorar hacia el interior, camino de los impresionantes Andes, para que averiguase qué había. Llegaron hasta un pueblo llamado Cajas donde horrorizados contemplaron un dantesco espectáculo: estaba vacío y arrasado y había cientos de cadáveres colgados. Atahualpa acababa de pasar por allí y había castigado a ese pueblo por apoyar a su rival Huáscar en su lucha fraticida. Un curaca de la zona les advirtió de que se encontraban demasiado cerca del Inca y que su vida corría peligro. Este fue el primer contacto de un embajador de Atahualpa con los españoles. Partieron de allí, algunos muy asustados, y llegaron a Huancabamba, ciudad situada en la ruta que unía Cuzco y Quito,  que era atravesada por una impresionante carretera en la que cabían hasta seis caballos andando en paralelo y que dejó estupefactos a los conquistadores. Aquello era algo más que un pueblo andino más.