Francisco de Orellana, parent des Pizarros, est né à Trujillo, en Estrémadure. Il a manifestement atteint le Nouveau Monde à l’adolescence et a participé à la conquête du Pérou par Pizarro, où il a perdu un œil au combat. En 1538, il combat sous les ordres de Hernando Pizarro à la bataille de Las Salinas, où Hernando capture Diego de Almagro, qu’il exécute. Orellana se dirigea ensuite vers le nord et fonda Guayaquil à la fin de 1538 ou au début de 1539.
Il était maintenant immédiatement subordonné à son parent Gonzalo Pizarro, gouverneur de Quito. Gonzalo avait l’ordre de son frère Francisco de rechercher les forêts de cannelle signalées à l’est des Andes, et Orellana est allé en tant que commandant en second de la grande expédition en 1541. Les explorateurs ont marché en bon ordre jusqu’à atteindre la rivière Napo, un affluent de l’Amazone, où la nourriture manquait. Orellana s’est porté volontaire ou a reçu l’ordre de Pizarro d’aller plus loin sur la rivière avec un bateau construit à la hâte et environ 60 hommes pour ramener de la nourriture d’un endroit où des Indiens amis ont signalé qu’elle était abondante. Orellana se procura de la nourriture, puis, que ce soit par sa propre décision ou par des subordonnés, décida de suivre l’Amazonie principale, maintenant à portée de main, jusqu’à l’Atlantique. Personne n’avait traversé le fleuve auparavant, mais sa taille a convaincu les Espagnols qu’il devait émerger à l’océan. La controverse a longtemps duré quant à la culpabilité d’Orellana, mais le verdict général est qu’il avait l’intention de déserter dès le départ de Gonzalo.
Les aventuriers se dirigèrent vers l’embouchure de l’Amazone, puis vers l’île espagnole de Cubagua, qu’ils atteignirent au début de septembre 1542. Beaucoup d’entre eux sont ensuite allés au Pérou, mais Orellana a voyagé en Espagne en passant par Trinidad, Saint-Domingue et le Portugal.
Pendant leur descente de l’Amazone, les Espagnols d’Orellana ont subi de fréquentes attaques d’Indiens, et dans une région, les femmes se sont battues et ont surpassé les hommes avec bravoure. Gaspar de Carvajal, aumônier de l’expédition, décrit les femmes comme étant très blanches et grandes et faisant autant de combats que 10 hommes indiens. Une telle force formidable rappelait les Amazones de la mythologie grecque, et les Espagnols ont donné ce nom à leur terre; ce n’est qu’après que « Amazon » a été progressivement appliqué à la rivière.
En Espagne, Orellana a cherché et obtenu une concession pour explorer et gouverner la Nouvelle Andalousie, c’est-à-dire à peu près les terres au sud du grand fleuve. Il appareilla de Sanlúcar le 11 mai 1545, avec une flotte mal équipée et accompagné de sa femme, Ana de Ayala, qu’il avait épousée en Espagne. Mais Orellana mourut de maladie et de fatigue vers novembre 1546, et la flotte se mit en pièces. Certains survivants, dont Ana, ont été secourus plus tard sur l’île de Margarita.