V letech 1535–1537 táhl společně sDiegem Almagerem[2] do středníhoChile. Po návratu byl v roce 1540 znovu vyslán, aby dobyl celé Chile. V roce 1541 dosáhl údolí řekyMapocho a v témže roce založil město Santiago de Chile. Nové město napadaliindiánštíMapučové, aleŠpanělé byli nakonec schopni odolat. Později postupoval dál na jih a zakládal další města –Concepción,Valdivii aVillarriku. V roce 1547 se vrátil doPeru, kde se zapletl do bojů meziFranciscem Pizarrem,Gonzalem Pizarrem a guvernéremPedro de la Gascou k němuž se přidal a přispěl k porážce Pizarra, za což ho guvernér jmenoval generálním kapitánem v Chile.
V roce 1548 se vrátil do Chile, založil další města a kolonizoval zemi. Jeho dobývání a krutost se nelíbila domorodým obyvatelůmMapučům, kteří se nakonec v roce 1553 v pevnostiTucapel vzbouřili a pod vedením svého indiánskéhokasikaColo Colo na Španěly zaútočili. V boji byl krutý Valdivia zajat a na rozkaz mapučského náčelníkaLautara popraven.[3] O jeho smrti koluje více verzí, podle jedné z nich mu indiáni nalili do úst roztavenézlato, podle jiných ho upálili, snědli přikanibalské hostině nebo mu vyřízli srdce.
Valdivio svými výboji v Chile a zakládáním měst zajistil tuto zemiŠpanělské koruně a Chile se stalo na několik stoletíšpanělskou kolonií.