Em 20 Novembro de 1530, Martim Affonso foi nomeado comandante da primeira expedição colonizadora ao Brasil. Pero Lopes veio com ele, como capitão de um dos navios de sua frota. Pero Lopes foi, além disso, o cronista da expedição, com um relato detalhado dos fatos.
Após passar por Pernambuco, Bahia, Rio de Janeiro e Cananéia, Martim Affonso e Pero Lopes prosseguiram para o sul em direção ao Rio da Prata [ver relato em XVIII, 191 670].
Em 5 de Novembro de 1531, após o naufrágio da nau-capitânea, Martim Affonso decidiu enviar apenas Pero Lopes com 30 homens para subir o Rio da Prata até o delta do rio Paraná. Após explorar o rio por cerca de cem quilômetros, Pero ergueu ali dois “padrões”, tomando posse da terra em nome do rei de Portugal.
Na viagem de regresso, ao escalar o cerro de Montevidéu, Pero, avistando os pampas pela primeira vez, ficou maravilhado com “a formosura dessa terra”. No dia seguinte, 24 de Dezembro de 1531, em meio a uma violenta tempestade, seu navio chocou-se com os rochedos conhecidos como Pedras de Afiar, e naufragou. Segundo seu relato: “Saímos todos em riba das pedras, tão agudas que os pés eram todos cheios de cutiladas. Ajuntamo-nos em uma pedra, porque o vento saltou ao mar. E crescia muita água, que cobria quase toda a ilha, com exceção de um penedo no qual nos ajuntamos, confessando-nos uns aos outros, por nos parecer que este era o derradeiro trabalho. Assim passamos toda a noite, em que todos se encomendaram a Deus. Era tamanho o frio que mais dos homens estavam todos intangidos e meio mortos”. A muito custo, conseguiram chegar à margem esquerda do Rio da Prata, onde, sob chuva torrencial, usaram as estacas de um cemitério indígena para fazer uma fogueira e se aquecerem, enquanto comiam ervas selvagens. No dia seguinte, dia de Natal, em um bote, prosseguiram viagem e, no dia 27 de Dezembro, encontraram os navios de Martim Affonso.
Pero Lopes voltou para o norte com seu irmão, e participou da fundação das vilas de São Vicente e Piratininga [ver relato em XVIII, 191 670].
Em 22 de Maio de 1532, Pero foi autorizado a regressar a Portugal. Em 24 de Maio, aportou no Rio de Janeiro, onde ficou até o dia 2 de Julho, para reabastecer os navios. Em 27 de Julho, chegou à Baía de Todos os Santos, onde três marinheiros desertaram. Três dias depois, no litoral de Pernambuco, capturou um navio francês carregado de pau-brasil.
Em 11 de Agosto, chegou à feitoria de Igaraçu, que havia sido tomada pelos franceses. Ali,, após mais de vinte dias de violentos combates, Pero Lopes conseguiu recuperar a feitoria. Mandou enforcar o capitão francês e os vinte oficiais capturados. Mais tarde, Pero foi processado em uma corte binacional por esse fato, mas ganhou a causa.
Em Janeiro de 1533, Pero aportou em Faro, no Algarve.
Em fins de 1534, Pero e seu primo, Thomé de Sousa, partiram de Lisboa comandando uma armada para socorrer a feitoria de Safim, no Marrocos.
Em Agosto de 1534, Pero voltou a Lisboa, onde no dia 1º de Setembro recebeu a carta de doação da Capitania de Santo Amaro.
Em Fevereiro de 1535, foi nomeado um dos capitães da armada portuguesa que se uniria à frota do Imperador Carlos V para, juntas, destruir os navios do pirata Khayr al-Din, mais conhecido como Barba Roxa. Em 4 de Março de 1535, Pero partiu do Algarve rumo ao Marrocos. No início de Julho, as armadas portuguesa e espanhola tomaram os portos de Tunis e Argel e destroçaram a frota de Barba Roxa.
Em Novembro de 1535, Pero recebeu a carta de doação de sua terceira capitania, a de Itamaracá.
No início de 1536, foi nomeado Capitão da esquadra guarda-costas dos Açores.
Em 28 de Setembro de 1536, capturou um navio francês carregado de pau-brasil. Neste violento combate, Pero fraturou uma das pernas, mas antes matou 17 franceses.
Em Março de 1539, Pero partiu de Portugal comandando uma esquadra de seis naus rumo à Índia. A missão era uma recompensa por sua atuação nos Açores. Em Setembro de 1539, aportou em Goa.
Segundo os cronistas da época, durante sua estadia na Índia, Pero cometeu uma série de atrocidades, sempre “zeloso de mal fazer”, exibindo “a maldade de Nero”. Certa vez descobriu 15 clandestinos em seu navio, e mandou que todos fossem atirados ao mar. E “como El-Rei não lhe dera o castigo que merecia, quis Deus dar-lho, e sumiu no mar e nunca mais apareceu”.
Muitos anos depois, se descobriu que Pero Lopes fora aprisionado no Ceilão, “teve o nariz e outras partes do corpo cortadas pelos nativos, e morreu de forma lenta e terrível”.