Pizarro recibió noticias sobre la presencia de Atahualpa en Cajamarca y se dirigió a esa localidad. Cuando llegó, solicitó reunirse con el inca.

En el encuentro, el conquistador español exigió a Atahualpa que se convirtiera el cristianismo y aceptara pagar tributo al rey de Castilla. Cuando el inca se negó, las tropas españolas, que estaban ya preparadas para ello, atacaron al grito de “¡Santiago!”.
Durante ese ataque, el 16 de noviembre de 1532, Atahualpa fue capturado. El 26 de julio de 1533 fue ejecutado acusado de organizar una sublevación. Pizarro nombró a su propio inca como medio de afianzar el poder y España se convirtió en dueña de esas tierras.

Fue en esta etapa del viaje cuando Pizarro, el 15 de agosto de 1532, fundó la primera ciudad española de Perú: San Miguel de Piura.

En este primer viaje los socios de Pizarro no lo acompañaron: Luque tenía la misión de buscar más apoyo económico y Almagro se dedicó a buscar más hombres para futuras expediciones. El plan que habían trazado era reunirse durante el viaje. Sus primeros destinos fueron las islas Perlas y, después, las costas de Colombia.

Al llegar a su destino, los exploradores se separaron. Almagro regresó a Panamá para buscar más provisiones y refuerzos, mientras Pizarro se quedó en la zona del río. Por su parte, el piloto Bartolomé Ruiz partió hacia el sur para realizar un reconocimiento.

Tras este descubrimiento, los expedicionarios descendieron algo más hacia el sur. Aunque encontraron otros pueblos indígenas, Pizarro decidió regresar a Panamá para informar de sus hallazgos y preparar una nueva expedición. Además, el conquistador tenía en mente negociar con la Corona de Castilla los derechos que le corresponderían si conquistaba esas tierras.