Основание постоянных поселений в Верхней Калифорнии дало большой толчок дальнейшим сухопутным исследованиям. Уже в 1603 г. Вискайно осмотрел побережье и открыл крупную гавань Монтерей. После этого исследование этой части Америки надолго прервалось и возобновилось лишь через полтора почти столетия, когда была сформирована большая экспедиция под командованием Гаспара Портолы. Экспедиция разбилась на пять отрядов, два из которых пошли сушей вверх по территории полуострова, а три отплыли морем. Четыре из этих пяти отрядов достигли Сан-Диего, откуда было предпринято сухопутное путешествие сначала к Монтерею, а потом к Сан-Франциско. Экипажи судов испытали такие мучения от недостатка продовольствия и от цынги, что испанцам стало совершенно ясно, что для сохранения колонии в Монтерее надо отыскать сухопутную дорогу к ней. Крупную роль в этом новом открытии сыграл францисканский монах Гарсес. В своей миссионерской деятельности он изучил Северную Сонору, а в 1771 г. спустился вниз по реке Хиле до Колорадо и почти достиг устья последней. Три года спустя в сопровождении X.Б. Ансы он сделал попытку найти подходящую дорогу в Верхнюю Калифорнию. Весь отряд переправился через реки Хилу и Колорадо и вышел на побережье к тому пункту, где расположен нынешний Лос-Анджелос. На обратном пути Гарсес посетил одно из индейских племен юма на реке Колорадо. В следующем году Анса был вновь командирован в Калифорнию с поручением основать испанский пост в заливе Сан-Франциско. Гарсес сопровождал экспедицию, но вскоре бросил ее и взялся за самостоятельное исследование как реки Колорадо до пустыни Мохаве, так и части плато Колорадо к югу от реки.
Два других францисканца, Эскаланте и Домингес, сделали попытку открыть путь от Санта-Фе к западному побережью. Они вышли 29 июля 1776 г., пошли в общем северо-западном направлении, пересекли плато Колорадо и реку Грин и, наконец, достигли какого-то озера (по-видимому, Юта). Они собрали много географического материала по окружающей местности и прослышали о существовании на севере Большого Соленого озера. О дороге к Тихому океану они так ничего и не сумели разузнать и, так как приближалась зима, решили вернуться в Санта-Фе. Обратно они шли мимо озера Севир и пересекли Колорадо примерно на 37° с.ш.
Эскаланте и Домингесу не удалось достигнуть своей основной цели, но они открыли много новых земель и «их путешествие оставалось важнейшим исследованием в юго-западной части нынешних Соединенных Штатов вплоть до начала XIX в.» (Xевуд). Других экспедиций в этом направлении испанские власти не посылали, так как были настолько заняты заботой об установлении сообщения с Верхней Калифорнией, что сочли исследование пустынных засушливых районов делом второстепенным.
