Em 1544 viaja para o Brasil na esquadra do primeiro governador-geral, Tomé de Sousa, na chefia de um grupo de cinco missionários, com a incumbência de converter os indígenas à fé cristã e protegê-los, além de fundar igrejas e seminários. Desde cedo se engaja na defesa dos índios, o que origina graves desavenças com habitantes e autoridades da colônia.
Solicita ao rei de Portugal, dom João II, a criação de um bispado no Brasil, para ganhar autoridade na luta contra a pressão dos colonos. Em 1552 acompanha Tomé de Sousa à capitania de São Vicente, em cujos arredores ajuda a fundar várias cidades, entre elas São Paulo, em 1554. Em 1559 é demitido do cargo de provincial, ou chefe dos jesuítas no Brasil, sendo substituído pelo padre Luís da Graça.
Ainda assim, auxilia o governador Mem de Sá na expulsão dos franceses do Rio de Janeiro. Escreve as obras Informações das Terras do Brasil, Cartas da Bahia e de Pernambuco, publicadas em Veneza entre 1559 e 1570. Em 1570 é nomeado novamente para o cargo de provincial, mas morre no Rio de Janeiro antes de assumir o posto.