Fecha de partida: 8 de julio de 1539
Lugar de partida: Acapulco (México)
Barcos: Santo Tomás, Santa Águeda y Trinidad
Comandante: Francisco de Ulloa
El navegante Francisco de Ulloa acompañó a Hernán Cortés en el tercer viaje de exploración de la Mar del Sur (océano Pacífico). Cortés estableció la colonia Bahía de la Santa Cruz, en la Baja California, que quedó a cargo de Ulloa. Ante los tres viajes fracasados de Hernán Cortés, éste organizó un cuarto viaje de exploración, poniendo al mando a Ulloa.
Expedición:
Partieron del puerto de Acapulco el 8 de julio de 1539. A la altura de las islas Marías, antes de entrar al golfo de California, se vieron obligados a abandonar el navío Santo Tomás, continuando el viaje en los dos buques restantes. Llegaron al golfo de California y navegaron hasta el extremo norte, llegando a la desembocadura del río Colorado, el día 28 de septiembre. Llamaron al lugar Ancón de San Andrés, y al golfo, Mar Bermeja. Francisco de Ulloa fue el primer europeo que exploró todo el golfo (estados de Sonora y Baja California), recorriendo ambos litorales. Así demostraba que la península no era una isla, como creían los primeros descubridores.
De regreso hacia el sur, doblaron el cabo San Lucas y navegaron por el océano Pacífico bordeando la costa hacia el norte. El 5 de diciembre pasó por la altura de la bahía Magdalena, pasando de largo, ya que Francisco de Ulloa se encontraba en esos momentos herido, a causa de una escaramuza anterior con los nativos.
El 5 de abril de 1540 la expedición se dividió en la isla de Cedros. El buque Santa Águeda regresó a Nueva España para informar de la expedición a Hernán Cortés. Ulloa continuó la expedición en el Trinidad con pocos hombres y provisiones, pero nunca mas se supo de ellos.