К моменту начала поисков галеона на счету Мела Фишера уже было несколько крупных успехов в поисках сокровищ испанских галеонов у побережья Флориды. Для поисков «Нуэстра Сеньора де Аточа» Фишер организовал фирму «Трэжерс Сэлворз Инкорпорейтед» и привлек инвесторов. На помощь ему пришел историк Юджин Лайонз, который проделал гигантскую работу в испанских архивах, чтобы выяснить хотя бы примерный район поисков, которые начались в 1970 году.
Но извлечь с морского дна сокровища, разбросанные на большой площади да и к тому же занесенные толстым слоем донных осадков, оказалось далеко не просто. К лету 1971 года размеры обследованной зоны составили 120 тысяч квадратных миль, и все безрезультатно. Долгие месяцы добыча кладоискателей ограничивалась лишь ржавыми консервными банками, бочками и обрывками металлических снастей.
Для того чтобы найти затонувший галеон, Фишер использовал ряд технически новаторских решений, например он применял изобретенные им «почтовые ящики» — изогнутые цилиндры, крепившийся под гребными винтами катера и направлявший струю воды вертикально вниз. С помощью такого водомета за десять минут в песке вымывалась яма в тридцать футов шириной и десять футов глубиной.
С наступлением 1975 года судьба, казалось, наконец-то повернулась лицом к Мелу Фишеру. Для него это был уже шестой сезон поисков «Аточи». На этот раз «золотой галеон» подарил аквалангистам множество 8-реаловых монет и три золотых слитка и пять бронзовых пушек с галеона «Нуэстра Сеньора де Аточа». В 30 м от первой находки были обнаружены еще четыре бронзовые пушки.
Летом 1980 года аквалангисты напали на многообещающий след в нескольких милях к востоку от предполагаемого места гибели «Аточи». Сильный всплеск магнитометра показал наличие на дне крупных металлических предметов. Ими оказались еще один якорь и медный котел. Затем поблизости были обнаружены груда балластных камней, а также изделия из керамики и россыпь монет.
Утром 20 июля 1985 года магнитометр поискового катера зарегистрировал наличие под водой значительной массы металла. Дежурившие в тот день аквалангисты Энди Матроски и Грег Уэрхем не мешкая отправились под воду. То, что казалось обломком скалы, в действительности было нагромождением спекшихся серебряных слитков. Сомнений не было: здесь, в сорока милях от Ки-Уэста и в десяти от архипелага островков Маркесас-Кис, лежала главная часть груза галеона «Нуэстра Сеньора де Аточа». Итог работ по поиску сокровищ — 3200 изумрудов, сто пятьдесят тысяч серебряных монет и свыше тысячи слитков серебра весом в среднем около сорока килограммов каждый.
