Al llegar a las tierras de este imperio, Cortés estableció relaciones con su emperador, Moctezuma II, quien lo recibió con muchos honores, pues creía que era descendiente del dios azteca Quetzalcoatl. Sin embargo, los sucesivos saqueos a que fueron sometidos los nativos evidenciaron el interés de los españoles en el oro y generaron un levantamiento contra ellos, que terminó con el apresamiento del emperador por los españoles. Poco después, Cortés tuvo que enfrentar a tropas enviadas por el gobernador de Cuba (1520), Diego de Velásquez, que reclamaba sus derechos sobre los nuevos territorios. Luego debió enfrentar una nueva sublevación entre los aztecas, en el curso de la cual murió Moctezuma, según los relatos españoles, a raíz de las pedradas que recibió cuando trataba de calmar a sus súbditos.
Otras versiones indican que los españoles asesinaron al emperador. Cortés decidió abandonar Tenochtitlán (1 de julio de 1520), pero él y su hueste fueron atacados por los aborígenes, en un desastre que fue llamado la noche triste. Sin embargo, días más tarde, Cortés derrotó al ejército azteca en el valle de Otumba. Después de este logro, pidió refuerzos y puso sitio a Tenochtitlán. El 13 de agosto de 1521 conquistó la ciudad, lo que significó el fin del imperio azteca. Con este triunfo, Cortés gobernó el territorio mexicano, bautizado como Nueva España, hasta 1540. Como capitán general envió expediciones por todo México y la parte norte de América central. En 1524-26 fue a Honduras y mató al emperador azteca Guatimozín. A su regreso encontró que sus enemigos habían triunfado y que su poder estaba muy limitado por la Real Audiencia. En su visita a España (1528-30) fue hecho marqués del valle de Oaxaca, pero Carlos V le negó el título de gobernador. Volvió a México y envió otras expediciones, a menudo frustradas. Habiéndose querellado con el virrey Antonio de Mendoza, buscó justicia en España en 1540, donde murió olvidado por la Corte.
Otra importante expedición se produjo cuando llegaron noticias de que al sur de América existía un imperio sumamente rico en oro, conocido con el nombre de Birú o Pirú. Para aventurarse en esta nueva empresa, Francisco Pizarro se asoció con Diego de Almagro y el cura Hernando de Luque.
A la llegada de los españoles a Sudamérica, el pueblo prehispánico más importante era el inca, establecido como imperio en las mesetas andinas de los actuales Perú-Bolivia y cuya capital era la ciudad de Cuzco. En 1531, Francisco Pizarro inicia la conquista de este imperio, viéndose favorecida por la guerra civil entablada entre los sucesores del inca, los hermanos Atahualpa y Huáscar. Pizarro capturó a Atahualpa en Cajamarca y luego de acusarlo de planear la muerte de Huáscar e idear un complot contra los españoles, lo mandó ejecutar (29 de agosto de 1533). La noticia de su muerte dispersó los ejércitos incas, por lo que Pizarro pudo tomar el Cuzco. Luego, los españoles fundaron una serie de ciudades con el fin de consolidar el poder español: Quito, Trujillo y Lima. Desaparecía así otra gran cultura americana.
