アルマグロは1535年7月3日、50人の配下と共にクスコを後にし、モイナに同月20日まで留まった。その間、ピサロの弟フアン・ピサロがインカ皇帝マンコ・カパック2世を捕らえたことが、事態を更に複雑にした。彼はモイナを一旦後にすると、彼に合流すると決めた50人の配下と共にインカ街道を行軍した。ボリビアの山脈を横断し、チチカカ湖の先に出た後、アルマグロはデサグアデロ川の岸に到着し、最終的にトゥピサにキャンプ地を定めた。そこを出た後、遠征隊はチコアナに立ち寄り、次に南東に進路を変えアンデス山脈を横断した。遠征は困難を極め、徹底的な努力を必要とすることが判明した。最も困難な局面はアンデス山脈の横断であった。標高約4,000mでの寒さ、飢餓、疲労は、スペイン人と現地人、そして特にそのような厳しい気候に慣れていなかった奴隷の死をもたらした。生存者により後日詳細が語られたが、数人の仲間が、止まって、休息し、ただ凍死し、他のものはブーツを脱ぐとき自らの爪先がブーツに張り付けられる様を恐怖と共に見ることとなった。この地点でアルマグロは、すべてが失敗であることを悟った。彼は少数の一隊に、先に進んで原住民に助けを求めるように命令した。幸運にもこの一隊は、コピアポの谷を発見した。そこは、ゴンサロ・カルボ・バリエントスという以前インカ皇帝の身代金を盗んだ罪でピサロによりペルーから追放されたスペイン人が、現地人と既に友好関係を確立していた場所であった。アルマグロはコピアポ川の渓谷で、チリの公式の領地を手に入れ、スペイン王の名においてそれを要求した。なお、この山脈横断は、11代インカ皇帝ワイナ・カパックの息子パウリュ・トゥパック・ユパンキの援助によりなされたとする見解がある。
この頃までにスペイン人の黄金に対する欲望を見て取ったペルーの現地人は、チリには黄金が豊富であり如何なる努力も惜しむべきではないと語った。アルマグロは急ぎ彼の遠征を準備し、6カ月以内にリマとクスコで兵を募集した。兵の装備は彼の個人財産で兵器、道具、火薬、その他の必要な物資を購入し整えられた。アルマグロは500人からなる兵力をまとめ、その多くが彼と共にペルーに集まった。また、補給物資を輸送するために100人のアフリカ人の奴隷と約1万人の現地人の奴隷も合流させた。これら全ての費用は、計150万カスティーリャ・ペソを費やしたと見積もる意見もある。 アルマグロは、インカ帝国の高級官僚に依頼し、3人の信頼の置けるスペイン人の軍人毎の行軍ルートを準備した。インカ官僚は、最高位の神官長であったウィヤク・ウムを提供した。しかしインカ側は、スペイン人の大軍をペルーから去らしめることを計画していたのであった。ピサロが新首都となったリマに行きアルマグロがチリ方面の探検に出ている間に、インカ軍により容易に武装反逆を開始しクスコを奪回することができると考えたのである。進軍途上であったアルマグロは、配下のフアン・デ・サアベドラ（後のペルー副王）に100人の男性と共に30リーグ進軍を続け、使役するため現地人を捕獲し十分な糧食とともに小さな町を建設し、残りの隊を待つように命令した。
1524年、南米に向けた征服の協定が、アルマグロ、ピザロ、ルケの三者間で正式に締結された。8月初旬には、南方はるかな陸地を発見し、征服するために必要な許可を得た。アルマグロはパナマに残り、兵士を募集し、ピサロの指揮する遠征隊のための補給を担当した。数回の南米への遠征の後、ピサロは、ペルーでの彼の足場を確固とし、インカによって保持された領土を探検した。彼は、1532年、カハマルカの戦いで皇帝アタワルパのインカ軍を破るのに成功した。ペルーがスペイン人の手に落ちた後しばらくは、ピサロとアルマグロは共に、彼らの統治権を強化するために新都市の建設で一緒に働いた。そのため、ピサロは、彼らの管轄の一部として統治権限があることを要求するため、アルマグロをインカ帝国北部の都市キトに派遣した。彼らの仲間の征服者であったセバスティアン・デ・ベラルカサルはピサロの同意のないまま先へ進んだが、インカ帝国キト守備隊ルミニャウイ将軍によるキトの破壊を目撃した。インカ兵は、都市を燃やし、スペイン人に発見できないような場所に金を埋めた。インカの金を求めたペドロ・デ・アルバラードのメキシコからの到着は、アルマグロとベラルカサルにとっての状況を更に複雑にした。しかしながら、アルバラードはピサロから金銭による賠償を受け、それと引き換えに南米を去った。アルマグロとベラルカサルは、1534年8月、現地人の都市であったキトを再建し、ピサロに因んで「サン・フランシスコ・デ・キート」と名付けた。4カ月後にはペルーのトルヒーヨ市を建設したが、これもピサロの出生地に因んだ命名であった。これらの出来事はピサロとアルマグロの友情の深さを物語っている。
前身は、1871年（明治4年）7月兵部省に陸軍参謀局が設置された時まで遡り、直前の組織は参謀本部測量局（地図課及び測量課が昇格した）で、1888年（明治21年）5月14日に陸地測量部條例（明治21年5月勅令第25号）の公布とともに、参謀本部の一局であった位置付けから本部長直属の独立官庁として設置された。発足当初は参謀本部庁舎の3階を間借りしてのスタートであったが、参謀本部中枢が同庁舎北に新庁舎を建設・移転の後は、同庁舎を全面的に占用するに至った。現在もなお公的建築物として機能している日本水準原点は、当時の庁舎敷地内（東京三宅坂国会前庭付近）に設置されたものである。発足時には三角・地形・製図の三科及び修技所（後の国土交通大学校の元となる組織。現在の国土交通省、総務省庁舎敷地に設置）が置かれ、初代部長には測量局長に引き続いて小菅智淵工兵大佐が任命された。以来陸地測量部長には陸軍中将若しくは陸軍少将又は工兵大佐が、各科長には工兵大佐又は中佐が、修技所長には工兵中佐又は少佐が発令されている。1903年（明治36年）5月31日、修技所が元臨時陸軍建築部跡に移転。その後1941年（昭和16年）4月、陸地測量部條例の全部改正となる「陸地測量部令（昭和16年勅令第505号）」により、新たに総務課が設置され、従来の三角科が第一課に、地形科が第二課に、製図科が第三課に、また修技所が教育部にそれぞれ改組された。戦前の地図データはこの陸地測量部による物で、終戦により参謀本部が解体されるのに伴い業務は内務省地理調査所に移管され、その後国土地理院となって現在に至っている。