哥伦布后继者的首要目的就是更清楚地确定哥伦布发现的究竟是哪里。1498年，哥伦布第三次远航之后，达·伽马成功经过印度的消息传来，航海家们意识到，有必要尝试从“西印度”到印度本土去。一位名叫奥赫达的西班牙绅士自费出海远航，他请了意大利人亚美利哥·韦斯普奇做领航员，再次尝试在特立尼达附近找到通往印度的海峡。当然，他们没有成功，但却沿着南美海岸航行，并且在北岸登陆，根据当地与威尼斯的某些相似之处，他们称此地为“小威尼斯”（委内瑞拉）。第二年，继达·伽马之后，卡布拉尔来到巴西，根据分界线，这里成为葡萄牙的“势力范围”。
然而，就在卡布拉尔到达巴西的三个月前，哥伦布第一次远航时的一位同伴比森特·亚涅斯·平松已经在南纬8°处的巴西海岸登陆，他又从那里向北，寻找通往印度的通道，虽然他发现了亚马孙河的入海口，却损失了两条船。1500年9月，他回到了巴罗斯。
在赤道以南发现了这块出乎意料的大陆之后，欧洲人对此产生了极大的兴趣。1501年，卡布拉尔返回后不久，韦斯普奇就奉葡萄牙国王之命，成为探索卡布拉尔所发现的新大陆的船队领航员，并且代表国王宣布这块土地归葡萄牙所有。他的职责是，确定这块土地有多大面积位于分界线之内。韦斯普奇从圣罗克角登陆巴西，然后彻底地探索了这个地方，一直去到拉普拉塔河畔，这里因为太靠西，早就远离了葡萄牙的势力范围。韦斯普奇及其同伴又向东南前进，来到合恩角以东1200英里处的南乔治亚岛，这里的寒冷和浮冰迫使他们返回。探索了当时已知世界的最南端之后，他们回到了里斯本。
16世纪里斯本港口
在哥伦布发现的基础上，韦斯普奇的旅行为大家带来了新的希望。虽然他也认为自己发现了到印度的新航线，并且已经踏上了印度支那的土地，但韦斯普奇及其同伴的发现却让人们意识到，也许在哥伦布发现的大陆和令欧洲垂涎已久的印度支那的香料群岛之间，存在着一块未知的土地。从韦斯普奇的描述中可以看出，他们所到的是一个新大陆。1506年，一位名叫马丁·瓦尔德斯穆勒的德国教授在他为一本宇宙地理学着作（这本书提到了韦斯普奇的发现）所写的序言中指出，这个新大陆应该以亚美利哥·韦斯普奇的名字命名。自此，在亚洲、非洲和欧洲之后，世界地图上出现了美洲（亚美利加）。在其后的很长一段时间里，现在的南美洲一直被人简称为“新大陆”，他们认为这块大陆应该与亚洲东海岸相连。而且称美洲为“亚美利加”也并不为过，因为正是亚美利哥·韦斯普奇的远航确定了欧洲人从西线出发，发现的是一块新大陆。后来，人们又发现，这块新大陆并不与亚洲相连，而是连接着另一块与它大小相似的大陆，于是便把这两块大陆分别称为北美洲和南美洲。
无论如何，从韦斯普奇的发现中可以看出，到香料群岛的西部航线一定需要穿过或者绕过他所发现的新大陆。后来，一位名叫费迪南德·麦哲伦的葡萄牙贵族发现了这条路线。在东印度，他曾经做过总督阿尔梅达和阿尔布克尔克的手下。1511年，他参加了马六甲的争夺战，又奉阿尔布克尔克之命，率领3艘船来到声名远播的香料群岛。他们访问了安波那和班达亚齐，了解到当地的香料十分充足且价格便宜之后，他们意识到这里的重要性。但是，根据阿尔布克尔克的命令，他们的职责是出海探险，并不涉及贸易，于是他们返航。然而，麦哲伦最了不起的一位朋友弗朗西斯科·塞拉奥留了下来，他在特尔纳特定居，并且经常向朋友麦哲伦通报摩鹿加群岛的情况。返回葡萄牙之后，麦哲伦又受雇远征摩洛哥。然而，葡萄牙王室待他并不好，所以他决定投奔西班牙国王查理五世，同时他也向查理五世开出了一个条件：派他执行的探险任务不得涉及葡萄牙国王的势力范围，而且不能进行有损其利益的活动。
1517年，即麦哲伦开始他着名远航的两年前，他告诉皇帝，他认为存在一条横穿美洲大陆通往印度洋的海峡，而香料群岛位于分界线的另一边，属于西班牙的势力范围。有证据表明，当时有西班牙商船在秘密购入巴西的木材，有人已经在以麦哲伦的名字命名的海峡附近看到了这些船只。而且，斯楚纳在1515年和1520年绘制的地图中，已经标出了这条海峡——比麦哲伦的发现还早。葡萄牙人已经充分认识到他们垄断的香料贸易所受到的威胁——当时他们的贸易地位已经得到了稳固——这种威胁是特尔纳特的塞拉奥带来的，于是他们竭力劝阻查理五世不要派船过去，因为他们会视之为不友好的举动。尽管如此，皇帝还是坚持他的计划。1519年9月20日，星期二，一支由5艘船（“特立尼达”号、“圣安东尼奥”号、“康塞普西翁”号、“维多利亚”号和“圣哈格”号）组成的船队从塞维利亚出发了，船员们身份各异，有西班牙人、葡萄牙人、巴斯克人、热那亚人、西西里人、法国人、佛拉芒人、希腊人、那不勒斯人、科孚特人、矮黑人、马来人和一个英国人（布里斯托尔的安德鲁船长）。这也许是有史以来最重要的一次探险，以至于船上的西班牙人和葡萄牙人一开始就爆发了矛盾。谨慎地考察完拉普拉塔河口，弄清这里究竟是否是横穿新大陆的通道之后，1520年4月2日，在圣朱利安港，船员发生了暴乱。当地正值冬天，水手们已经知道南北半球的季节是相反的。麦哲伦表现出了极大的镇定和处理暴乱的高超技巧，暴乱的主要领导者要么被处决，要么被放逐。10月18日，麦哲伦宣布探险继续进行。探险队观察了当地人的风俗习惯——还有他们惊人的身高和简陋的衣着，为此麦哲伦称其为“巴塔哥尼亚人”。三天之内，他们便抵达那条至今仍然以麦哲伦命名的海峡的入口。那时，“圣哈格”号已经失踪了，麦哲伦手里只剩4条船——“特立尼达”号、“圣安东尼奥”号、“康塞普西翁”号、“维多利亚”号。麦哲伦海峡中多有曲折，抵达第一个分水岭之后，麦哲伦就派出“圣安东尼奥”号上前探索，他则带领其余3条船沿着比较直接的路线前进。“圣安东尼奥”号的领航员是暴乱的参与者之一，他说服这条船上的船员抓住机会，一起返回，所以，当麦哲伦来到约定的会合地点时，没有人告诉他“圣安东尼奥”号去了哪里。实际上，这艘船直接回到了葡萄牙。麦哲伦决定继续探险，他表示，就算需要吃掉船帆上的皮带都在所不惜。他们用了38天通过海峡，探险开始4个月后，他终于来到另一片看上去风平浪静的大洋，于是称其为“太平洋”。然后，他向西北方向进发。碰巧的是，他们一路上只见到几个无人居住的小岛，而据我们所知，当时他们通过的海域有很多已经有人居住的岛屿，麦哲伦却都没有遇到。1520年3月6日，他们发现了莱德隆群岛并得到了许多补给，此时船上已经爆发了严重的坏血病，唯一的英国人死在了莱德隆群岛。麦哲伦一行从那里出发，来到了菲律宾，菲律宾群岛上的一位国王十分友好地欢迎了他们。为了答谢国王，麦哲伦参与了岛上的争斗。1521年4月21日，他在麦克坦岛一次敌众我寡的战斗中被杀。他的三艘船继续前往摩鹿加群岛，但后来“康塞普西翁”号因为经不住海上的风浪而被拖到岸边烧毁。他们抵达婆罗洲，在这里，胡安·塞巴斯蒂安·德尔·卡诺被任命为“维多利亚”号的船长。
1521年11月6日，他们终于到达了旅程的目的地，将船停泊在摩鹿加群岛中的蒂多岛。他们以非常有利的优势与当地人交易，买进大量此行所需的香料和肉豆蔻。然而，当他们打算返回的时候，却发现“特立尼达”号也无法经受风浪了。于是，水手们决定，利用东部季风驾驶“维多利亚”号立即出发。他们绕过了好望角，在1522年9月8日终于回到塞维利亚——距离他们3年前离开西班牙的日子（9月20日）只有12天。旅程开始时去了270人，回来的只有18人，仅剩“维多利亚”号1条船。根据船员的估测，他们应该是9月7日星期天到达塞维利亚的，但实际时间却是8日，对于这“丢失的一天”，大家百思不得其解。
与此同时，被他们留在摩鹿加群岛的“特立尼达”号船员试图驾驶它回到巴拿马。然而，航行至北纬43°、西经175°的时候，补给品快用完了，他们只好返回摩鹿加群岛。结果，他们被葡萄牙船只上的人当成海盗给抓了起来，因为葡萄牙人认为他们是西班牙派来破坏他们的贸易垄断地位的。“特立尼达”号的船员们被投入监狱，经过一番周折，最后只有4个人回到西班牙。所以，算上之前在佛得角群岛登岸的“维多利亚”号上的13人，麦哲伦环球航行的生还者总数有35人。
从地理大发现的角度而言，这次航行具有独一无二的重要意义，它完全确定了世界上存在一个独立于亚洲之外的新大陆。尤其从“特立尼达”号的返航（这一点很少有人注意到）来看，说明航线北部和亚洲东部的海域面积巨大，而之前的航行表明航线南部有着十分宽广的海域。“维多利亚”号的环球航行之后，宇宙地理学家们得以确定，世界远比古人想象的大得多；或者可以说，亚洲比中世纪的作者们想象的小。麦哲伦所表现出的坚持不懈的精神使他的伟大程度超过了哥伦布，哥伦布仅仅用了一个月的时间，按照托斯卡内利的地图航行到了他所以为的“印度”而已。麦哲伦之后，如我们所见，除了北极圈和澳大利亚之外，人们已经掌握了世界上各处海岸线的大致轮廓。
航行的结果自然令皇帝十分满意，他授予德尔·卡诺一笔退休金和一个纪念他功绩的盾形纹章，纹章上面的图案十分生动具体：两根肉桂枝拼成的圣安德鲁十字、三只肉豆蔻和十二朵丁香、红色纹饰、城堡、羽毛和一个地球仪，上面刻着格言“你是第一个环绕我的人”，还有两位戴王冠的马来国王，手中拿着香料植物的枝条。城堡指的是卡斯蒂利亚，而纹章的其余部分则强调了这次环球航行和探访香料群岛的重要性。然而，我们已经看到，“维多利亚”号离开后，葡萄牙立刻恢复了其在摩鹿加群岛的贸易控制权。7年后，查理五世放弃了此次航行造访摩鹿加群岛为他带来的可能享有的所有权利。但在后来很长一段时间里，西班牙人仍然对香料群岛念念不忘，曾经资助过西班牙君主的富格尔家族的银行家们也一直想要控制秘鲁，他们直言不讳地表示要把秘鲁变成占领摩鹿加群岛的“跳板”。毫无疑问，这会令读者想起历史上的类似事件。
综上所述，发现和界定新大陆的过程可以明显地分为三个阶段：
首先，哥伦布认为他到了日本，实现了他远航的目的。
然后，亚美利哥·韦斯普奇沿南美海岸航行，确定哥伦布发现的大陆和欧洲一直觊觎的香料群岛之间存在一块未知的土地。
最后，在抵达摩鹿加群岛之前，麦哲伦通过游历南太平洋数千英里的海域，证实了上述猜想。
另外，还存在第四阶段，即逐渐发现美洲西北部并不与亚洲相连的过程，但这个阶段是由白令和库克船长逐渐推动和完成的。