Писарро очень скоро убедился, что даже с помощью всех военных сил, находившихся в Панаме, ему не удалось бы покорить эту страну. Кроме того, он не решался начать военные действия без непосредственного одобрения короля. Тогда Писарро отправился в Испанию, где в результате свидания с королем был подписан договор (21 июня 1529 г.), по которому Писарро назначался наместником Перу, Альмагро — наместником Тумбеса, Лука — епископом Тумбесским и морской офицер Руис — командующим испанскими морскими силами в районе Перу. Писарро получил в свое распоряжение артиллерию и конницу. Этот договор очень не понравился Альмагро, который в соответствии с прежней договоренностью надеялся стать заместителем Писарро.
Военная экспедиция Писарро численностью 227 человек вышла из Панамы в январе 1531 г. В Тумбесе испанцы узнали о существовании династической вражды между императором (или инкой) Перу Атахуальпой и его братом Хуаскаром, который был побежден и находился в плену. Атахуальпа в это время был со своей армией в Кахамарке. Писарро отправился туда со 168 солдатами, основав по дороге колонии Сан-Мигель и Пиура. Инка, узнав о прибытии иноземцев, отправил к ним послов с целью разведать, откуда они, каковы их силы, и пригласить их к себе в лагерь, в котором была расположена сорокатысячная армия. После первого же свидания Писарро понял, что только хитрость и ловкость могут дать ему преимущество перед подавляющей численностью врагов. Он захватил инку силой, повторив уловку Кортеса в Мехико. В результате боя перуанские войска были рассеяны, понеся при этом большие потери.
Узнав о пленении брата, Хуаскар отправился в Кахамарку для того, чтобы заявить свои права, но по дороге был убит по приказу Атахуальпы. Атахуальпа предложил в уплату за свое освобождение наполнить золотом до высоты вытянутой вверх руки помещение в 374 квадратных фута. Для того чтобы собрать необходимое количество золота, во вес концы страны (Пачакамак, Хауха, Куско) были разосланы отряды испанцев со специальными грамотами от инки. Получив выкуп, Писсаро, однако, не освободил Атахуальпу. Обвинив инку в подготовке восстаний, в убийстве Хуаскара и других преступлениях, Писарро приказал его повесить (29 августа), невзирая на протесты Эрнандо де Сото и других своих военачальников. Эта ничем не вызванная жестокость привела к восстанию. Однако Писарро, с помощью подкреплений, доставленных Альмагро, продолжал свое победоносное движение вплоть до Куско. Писарро сделал инкой знатного перуанца Мауко, который объявил себя подданным испанского короля. Примерно через год (6 января 1535 г.) Писарро основал город Сьедад де лос Рейес, позже получивший название Лимы.
