Слухи о неизвестных островах к северо-западу от Эспаньолы достигли Испании в 1511 году, и Фердинанд II Арагонский был заинтересован в дальнейших исследованиях. В то время как португальцы получали огромные прибыли от торговли с Индийским океаном, Испания инвестировала в поиски золота и других ценных ресурсов в глубине материка. Участники этих экспедиций, «конкистадоры», происходили из самых разных слоев общества, среди них были ремесленники, купцы, представители духовенства, дворяне и освобожденные рабы. Они обычно имели собственную экипировку, рассчитывая на долю в прибылях, не несли службу в королевской армии, а часто не имели военной подготовки или опыта.

В Америке испанцы обнаружили несколько крупных государств, такие же большие и густонаселенные, как в Европе. Тем не менее, горстки конкистадоров сумела одержать верх над большими индейскими армиями и завоевать эти государства. В это время пандемии европейских болезней, таких как натуральная оспа, уничтожили значительную часть местного населения. После того как была утверждена власть короля на американских территориях, испанцы сосредоточились на добыче и экспорте золота и серебра.

В 1512 году, чтобы вознаградить Хуана Понсе де Леона за исследования Пуэрто-Рико в 1508 году, король Фердинанд отправил его на поиски новых земель. Он должен был стать губернатором открытых земель, но при этом он должен был самостоятельно финансировать экспедицию. Леон вышел из Пуэрто-Рико в марте 1513 года на трех кораблях с 200 человек. В апреле они обнаружили землю и назвали ее Флорида, так как это произошло на Пасху (исп. Florida); полагая, что открыт новый остров, они стали первыми европейцами, ступившими на землю полуострова. На место высадки претендуют Сент-Огастин, Бухта Понсе де Леона и Мельбурн— Бич. Они направились на юг, продолжая путешествия, и 8 апреля наткнулись на течение, которое отнесло их назад: это была первая встреча с Гольфстримом, который вскоре стал главным маршрутом для кораблей, следующих из испанской Вести-Индии в Европу. Они продолжили исследование побережье до залива Бискейн, Драй-Тортугас а затем направились на юго-запад, и в июле, стремясь обогнуть Кубу и вернуться обратно, открыли Большую Багаму.

В 1517 губернатор Кубы Диего Веласкес отправил флот под командованием Эрнандеса де Кордобы для исследования полуострова Юкатан. Они пристали к берегу, где индейцы майя встретили их, однако ночью на них напали и только часть команды вернулась обратно. Веласкес отправил еще одну экспедицию под командованием своего племянника Хуана де Грихальвы, который отправился к югу к побережью Табаско, земле Империи Ацтеков. В 1518 году Веласкес направил экспедицию под командованием мэра Сантьяго-де-Кубы Эрнана Кортеса на исследование Мексики, но из-за разногласий между ними отменил приказ.

В феврале 1519 года Кортес, несмотря на проблемы со снабжением, игнорировал отказ Веласкеса и вышел в море. В его распоряжении было одиннадцать судов, пятьсот человек, тринадцать лошадей и некоторое количество пушек. Высадка была произведена на Юкатане, на территории Майя, которые Кортес объявил принадлежащими испанской короне. От Тринидада он двинулся к Табаско и выиграл сражение против аборигенов. Среди побежденных была Малинче, его будущая наложница, которая знала одновременно науатль — lingua franca Мексики и один из языков майя — чонталь, впоследствии ставшая переводчиком и советником. Благодаря ей Кортес узнал о богатой империи ацтеков.

В июле его войска высадились на побережье Мексиканского залива и основали порт Веракрус, что переводило Кортеса в прямое подчинение королю Карлу I). Здесь Кортес потребовал встречи с ацтекским правителем Монтесумой II, который повторно ответил отказом. Он направился к Теночтитлану и по пути нашел союзников среди нескольких местных племен. В октябре в сопровождении около трех тысяч тлашкальтеков его отряд направился к Чолуле, второму по размеру городу центральной Мексики. То ли чтобы вселить страх в сердца ацтеков, то ли (как он позднее утверждал) это была показательная казнь вероломных индейцев, которые могли его предать, но испанцы вырезали тысячи невооруженных представителей знати, собранных на центральной площади, и частично сожгли город.

Прибыв к Теночтитлану с большой армией, 8 ноября испанцев любезно встретил тлатоани ацтеков Монтесума II, который сознательно позволил Кортесу проникнуть в сердце Империи Ацтеков, надеясь получить о них как можно больше информации, а затем уничтожить их. Правитель одарил Кортеса множеством золотых украшений, которые только усилили желание испанцев завладеть этой страной. Кортес в своих письмах к Карлу I утверждал, что местные жители приняли его солдат и его самого за посланцев бога Кецалькоатля, поэтому не оказывали поначалу сопротивления. Эта версия современными историками оспаривается. Вскоре индейские гонцы сообщили, что гарнизон Веракруса подвергся нападению, после чего Кортес, видимо, принял решение захватить правителя ацтеков в заложники в своем собственном дворце, потребовав выкупа в качестве дани Карлу I.

Тем временем Веласкес отправил экспедицию из тысячи ста человек под командованием Панфило де Нарваэса против Кортеса, которая прибыла в Мексику в апреле 1520 года. Кортес оставил двести солдат в Теночтитлане и вышел с остальными навстречу Наварэсу, которого он смог победить, убедив солдат и офицеров присоединиться к нему. В Теночтитлане один из лейтенантов Кортеса устроил резню в главном храме, что стало причиной восстания местных жителей. Кортес быстро вернулся, рассчитывая поддержать Монтесуму, но правитель ацтеков уже был умерщвлен, возможно, от рук своих подданных. Испанцы были вынуждены отступить к тлашкальтекам после событий Ночи печали, когда во время отступления их арьергард был беспощадно уничтожен. Значительная часть сокровищ была утрачена во время этого панического бегства. После сражения при Отумбе испанцы дошли до Тласкалы, потеряв восемьсот семьдесят человек. Заручившись поддержкой союзников и получив подкрепления с Кубы, в августе 1521 года Кортес осадил Теночтитлан и захватил нового правителя ацтеков Куаутемока. Так как империя ацтеков перестала существовать, а город стал испанским, Кортес переименовал его в Мехико.

Первая попытка исследования западной части Южной Америки была предпринята в 1522 году Паскуалем де Андагоя. Индейцы Южной Америки сообщили ему о богатой золотом земле у реки, которую они называли «Пиру». Достигнув реки, Сан-Хуан Андагоя заболел и вернулся в Панаму, где и рассказал о «Пиру» как о легендарной стране Эльдорадо. Его рассказы, а также информация об успехах Эрнана Кортеса, привлекли внимание Франсиско Писарро.

Франсиско Писарро принимал участие в экспедиции Нуньеса де Бальбоа через Панамский перешеек. В 1524 году он заключил соглашение со священником Эрнандо де Луке и солдатом Диего де Альмагро об экспедиции на юг, от которой они рассчитывали получить большую прибыль. Они создали предприятие, которое назвали «Empresa del Levante»: Писсаро стал руководителем, Альмагро отвечал за военную сторону и снабжение продовольствием, а Луке — за финансы и снабжение кораблей.