Travesía atlántica hasta Patagonia
Hicieron escala en Tenerife (Canarias), y la travesía atlántica continuó pasando frente a las islas de Cabo Verde y las costas de Sierra Leona.
Tras bordear la zona cercana a la costa norte de África, la flota navegó a través del Atlántico hacia América. El 3 de octubre de 1519 el tiempo empeoró con viento, borrascas y corrientes de agua por lo que la flota tuvo que detenerse por miedo a naufragar, navegando sin rumbo fijo hasta que pasara la tempestad. Durante esas tormentas, vieron frecuentemente el fuego de San Telmo, un fenómeno eléctrico atmosférico que interpretaron como una señal divina, llegando a ver este fuego a modo de antorcha en la noche en la punta del palo mayor de una nao, permaneciendo allí más de dos horas. Antes de desaparecer, la luz se hizo tan intensa que durante un cuarto de hora los marineros caminaron ciegos pidiendo clemencia.
Durante la travesía, Juan de Cartagena, veedor general de la armada, junto con otros oficiales, pidió a Magallanes ser consultado de todas las cosas relativas al viaje como «conjunta persona» según las instrucciones del rey. Poco después Cartagena saluda desde su barco a Magallanes como «capitán» y no como «capitán general». Magallanes aprovechó una reunión de todos los capitanes en la Victoria para arrestar a Cartagena. Sustituyendo a Juan de Cartagena, Magallanes pondrá primero a Antonio de Coca y después a Álvaro de Mezquita al mando de la San Antonio.
Casi cuatro meses después de abandonar España, a flota se acercó a la costa de América. El 13 de diciembre de 1519 tocaron tierra en la bahía Santa Lucía, donde hoy se encuentra Río de Janeiro. Desde ahí, siguieron la costa hacia el sur, donde encontraron un gran canal que se dirigía al interior. Magallanes y la flota navegaron hacia el interior pensando que habían encontrado la entrada al mar del Sur, nombre con el que se conocía al océano Pacífico. Tras quince días se dieron cuenta de que aquello era una ensenada de trescientos kilómetros tierra adentro, el estuario del río de la Plata —el más ancho del mundo—, entre los actuales estados Uruguay y Argentina. Tras la decepción, fueron costeando el litoral a lo desconocido, llegando a la costa de lo que Magallanes llamó «la Patagonia».
