В тот же день экипажи высадились на берег в небольшом заливе и были потрясены невероятной буйной растительностью и обилием цветов. Здесь Понсе де Леон совершил традиционную церемонию вступления во владения открытой им землей от имени испанской короны, а затем приступил к поиску возможных ценностей и Фонтана Юности. После восьми дней безрезультатных исследований, когда не удалось увидеть ни одного местного обитателя, глава экспедиции решил двинуться вдоль берега на север, но, оказавшись перед сильным встречным течением, снова повернул на юг. Однако вскоре на этом направлении каравеллы попали в столь мощное встречное течение, что их стало относить назад даже при довольно значительном попутном ветре. Брошенные якоря едва удерживали парусники на месте, а одна из бригантин была унесена потоком в открытое море и пропадала два дня в попытках обойти встречный поток обходом вдали от берега, что ей в конечном счете и удалось.
Через несколько дней по пути продвижения с каравелл заметили на берегу индейские хижины, и испанцы решили высадиться в плоскодонной лодке, но поджидавшие их местные жители тут же попытались ее захватить, что вызвало вооруженное столкновение, которое закончилось без серьезных потерь для обеих сторон. На следующий день плавание было продолжено, но шло оно очень медленно из-за неутихавшего мощного встречного течения и частых остановок в местах поселений индейцев для выяснения наличия у них драгоценностей и существования заветного источника. Но ни того, ни другого так и не обнаруживалось. Вместо всего этого было открыто чрезвычайно важное морское течение, которое впоследствии стало служить основной морской трассой для испанских и других судов для возвращения в Европу и которое в дальнейшем получило название Гольфстрим.
Борясь с этим течением почти целый месяц, каравеллы прошли от места первой высадки до самой южной оконечности Флориды и, обогнув цепь ее коралловых рифов, 3 июня начали двигаться вдоль побережья на север в водах Мексиканского залива. На западной стороне Флориды у испанцев произошло несколько столкновений с туземцами, но там же им повстречался один индеец, который говорил по-испански, овладев им, по всей вероятности, во время пребывания на Эспаньоле. Он стал переводчиком Понсе де Леона и очень выручал в общении с местным населением. Убедившись в бесполезности продолжения дальнейших поисков драгоценностей и Фонтана Юности во Флориде, 14 июня 1513 года капитан разворачивает каравеллы в обратный путь. Однако вместо того, чтобы следовать более логичному курсу через Багамы, де Леон по каким-то соображениям выбирает юго-западный маршрут, делает остановку на оказавшемся по пути острове Тортуга и затем 26 июня выходит к берегу полуострова Юкатан, который он тоже принял за остров и назвал его Беимини по сходству с названием искомого по королевскому указу острова. Он оказался его первооткрывателем.
Обследования этих новых мест тоже не дали каких-либо интересных для экспедиции результатов, и ее руководитель решает продолжить поиски на Багамских островах. Теперь Понсе де Леон поднимается к Флоридскому проливу между Кубой и Флоридой и становится первым европейцем, который использует Гольфстрим для выхода в Атлантику из Карибского моря. Проведя некоторое время среди Багамских островов в безрезультатных поисках, де Леон оставляет для продолжения исследований одну из каравелл, а с остальными 10 октября возвращается в Пуэрто-Рико. После возвращения в Испанию в 1514 г. он представил королю доклад о своем плавании вместе с существенным количеством золота, собранного им в Пуэрто-Рико. В ответ Фердинанд предоставляет ему грамоту на создание колоний на открытых им «островах» Флорида и Бенини.