Francisco de Orellana, pariente de los Pizarros, nació en Trujillo, Extremadura. Evidentemente llegó al Nuevo Mundo cuando era adolescente y tomó parte en la conquista Pizarro del Perú, donde perdió un ojo en la batalla. En 1538 luchó al mando de Hernando Pizarro en la batalla de Las Salinas, donde Hernando capturó a Diego de Almagro, a quien ejecutó. Orellana fue al norte y fundó Guayaquil a finales de 1538 o principios de 1539.
Ahora estaba inmediatamente subordinado a su pariente Gonzalo Pizarro, gobernador de Quito. Gonzalo tenía órdenes de su hermano Francisco de buscar los Bosques de Canela al este de los Andes, y Orellana fue el segundo al mando de la gran expedición en 1541. Los exploradores marcharon en orden hasta llegar al río Napo, un afluente del Amazonas, donde la comida escaseaba. Orellana se ofreció como voluntario o Pizarro le ordenó ir más abajo por el río con un barco construido apresuradamente y unos 60 hombres para traer comida de un lugar donde los indios amigos informaron que era abundante. Orellana obtuvo alimentos y luego, ya sea por decisión propia o por obligación de sus subordinados, decidió seguir la principal Amazonía, ahora cercana, hasta el Atlántico. Nadie había atravesado el río antes, pero su tamaño convenció a los españoles de que debía emerger en el océano. La controversia ha durado mucho en cuanto a la culpabilidad de Orellana, pero el veredicto general es que había tenido la intención de desertar desde el momento en que dejó Gonzalo.
Los aventureros se dirigieron a la desembocadura del Amazonas y luego a la isla española de Cubagua, a la que llegaron a principios de septiembre de 1542. Muchos de ellos fueron a Perú, pero Orellana viajó a España a través de Trinidad, Santo Domingo y Portugal.
Durante su descenso de la Amazonía, los españoles de Orellana sufrieron frecuentes ataques de indios, y en una región las mujeres lucharon y superaron a los hombres en valor. Gaspar de Carvajal, capellán de la expedición, describe a las mujeres como muy blancas y altas y luchando tanto como 10 hombres indios. Tal fuerza formidable trajo a la mente a las Amazonas de la mitología griega, y los españoles dieron este nombre a su tierra; solo después se aplicó» Amazonas » gradualmente al río.
En España, Orellana buscó y obtuvo una concesión para explorar y gobernar Nueva Andalucía, lo que significa aproximadamente la tierra al sur del gran río. Zarpó de Sanlúcar el 11 de mayo de 1545, con una flota mal equipada y acompañado de su esposa, Ana de Ayala, con quien se había casado en España. Pero Orellana murió de enfermedad y fatiga alrededor de noviembre de 1546, y la flota se hizo pedazos. Algunos sobrevivientes, incluida Ana, fueron rescatados más tarde en la isla de Margarita.