Senere reiste han som kartograf å utrede mulighetene for etablering av misjonsstasjoner i Baja California. Det meste av hans liv ble nå viet til den regionen som var kjent som Pimería Alta (nå den sydlige del av Arizona og det meste av den meksikanske delstaten Sonora). Kino tilbrakte nesten 30 år med å tegne kart, grunnlegge misjoner (som senere ble til landsbyer og byer), og introdusere landbruk og kvegavl blant indianerne.