Fez-se a viagem morosamente, na observação atenta da costa leste-oeste, mal reputada pelos baixios que se ocultavam sob os seus mares comumente agressivos. E não obstante o cuidado, transviou-se da armada a embarcação condutora e a própria nau capitânia soçobrou, para o norte do Cabo de São Roque.
Nove navios chegaram ao Maranhão, desembarcando os tripulantes na ilha de São Luís, então denominada ilha da Trindade. Durante os três anos em que permaneceram nessas paragens, exploraram o território da donataria, subiram seus rios, levados pelo sonho das minas de ouro, que acreditavam existissem para o lado onde as montanhas do Peru haviam confirmado, no resgate de Ataualpa, as riquezas auríferas do Novo Mundo. Mas os seus esforços foram baldados, e os exploradores retornaram mais pobres no cabedal e nas esperanças. E a desventura, continuando a persegui-los na viagem de regresso, ainda lhes desviou três naus, que foram aportar nas Antilhas. Duarte Coelho estimava em 700 homens a perda sofrida, sem contar os prejuízos para a marcha da exploração, pois, segundo ele, o "pior é ficar a cousa danada".
A esperança do ouro, porém, era mais forte que a experiência das calamidades. Passados 15 anos sobre esses desastres, dois filhos de João de Barros voltavam ao Brasil. E encontravam já mudado o gentio que, provavelmente estimulado pelos franceses, não tolerava agravos dos navegadores portugueses. Alarmado com a situação nova, o velho João de Barros solicita, e obtém, do governo lusitano, que proíba a presença de estranhos em sua donataria, para que ele não sofresse a consequência de culpas ou excessos alheios.
Como a primeira, a segunda tentativa fracassava. De todo o esforço empregado, os filhos de João de