Sarmiento ble kommandør av marinebasen i Stillehavet i 1578, da Sir Francis Drake angrep kysten av Peru og Mexico. Han seilte ut fra havnen i Callao med elleve skip i 1579 for å fange Drake. Han fant ikke Drake, som hadde reist vestover via Stillehavet, men han utforsket den sørlige stillehavskysten av Sør-Amerika, passerte Magellanstredet fra vest til øst for andre gang, tegnet dyrebare kart over mange steder og sund, og etter en imponerende seilas over Atlanterhavet fra sørvest til nordøst, som også var en førstegangs hendelse, kom han til Spania i slutten av 1580.