A Victoria Ferdinand Magellán expedíciójának részeként, négy másik hajóval együtt indult útnak 1519. szeptember 20-án. Az öt hajón összesen 265 tengerész utazott, a céljuk pedig kettős volt: egyrészt be akarták bizonyítani, hogy létezik „tengeri átjáró” az Atlanti-óceán és a Csendes-óceán (a „Déli-tenger”) között, másrészt pedig, hogy ezen az átjárón keresztül el lehet jutni az ún. Fűszer-szigetekre (Indonézia területén a mai Maluku-szigetek).
Magellán vezérhajója a 110 tonnás Trinidad volt, ezt követte a kicsivel nagyobb San Antonio, majd a Concepción, a Santiago és végül a Victoria. Az expedíció a kezdetektől problémás volt, a spanyol legénység ugyanis elég nehezen tudta elhinni, hogy pont egy portugál idegen fog majd rátalálni arra a tengeri útra, amit Amerigo Vespucci, Cortez, Joan de Solis, de még Kolumbusz is hiába keresett. A bizalmatlanság elég hamar konfliktusokat szült a tengernagy és a hajók kapitányai között, ami 1520 áprilisában sikertelen zendüléshez vezetett – a Victoria és a Concepción kapitányait kivégezték, a San Antonióét pedig az első adandó alkalommal kitették a partra.
1520 májusában a Santiago felderítés közben kisodródott és szétzúzták a parti sziklák. A maradék négy hajó augusztusban érte el azt a bizonyos tengeri átjárót (mai Magellán-szoros), az átkelés azonban nagyon nehezen ment, és a San Antonio legénysége megelégelte a több hónapos bolyongást, ezért visszafordultak. A szoroson így már csak három hajó jutott át, a legénység pedig a bennszülöttek hatalmas tábortüzei miatt Tűzföldnek (Tierra del Fuego) nevezte el a partvidéket.
Az expedíció 1521 márciusában érte el a Fülöp-szigeteket, az azóta megtett út viszont jócskán rányomta a bélyegét a tengerészekre: tucatjával haltak meg az élelemhiány, a megromlott víz és a skarlát miatt.
1521. április 27-én Magellán a maktani csatában elesett. A felfedező ugyanis szeretett volna jó kapcsolatot kialakítani a Fülöp-szigetek uralkodóival, és elkövette azt a hibát, hogy állást foglalt egy helyi konfliktusban, és katonai segítséget nyújtott az egyik félnek. Embereivel április 26-án partra szálltak Maktan-szigetén, Magellán azonban a tengeri csatákhoz és taktikához volt szokva, a szárazföldi körülmények váratlanul érték. Ugyan csak nyolc embert vesztett a harcban, ő maga halálosan megsebesült, a bennszülöttek pedig elhurcolták. Matrózai később megpróbálták visszaszerezni a tengernagy holttestét, de nem jártak sikerrel.
A tengeri út, a járványok, a lázadások és a harc következtében a legénység létszáma ekkor már csak 115 fő volt – így a három hajóból egyet, a Concepciónt matrózok híján kénytelenek voltak felgyújtani. A Fűszer-szigeteket ezért már csak két hajó, a Trinidad és a Victoria érték el 1521 októberében.
Miután megpakolták a hajókat több tonna egzotikus fűszerrel, a kapitányok úgy döntöttek, külön utakon térnek haza. Ugyan több hónapra elegendő élelmet raktároztak el a hazaútra, a készletek hamarosan rohadásnak indultak, a hajókon pedig újra kitört a skarlát. A Trinidad kicsivel később a portugálok kezére került, így csak a Victoria térhetett haza, mindössze 18 éhes és beteg matrózzal a fedélzetén, 1521. szeptember 6-án.
Az expedíció végérvényesen átrajzolta az akkor ismert világ térképét: Magellánnak sikerült egyértelműen bebizonyítania, hogy a Föld gömb alakú, és a tengeri átjáró igénybevételével körbehajózható. Annak ellenére, hogy a Victoria fedélzetén pontosan vezették a hajónaplót, a hazatérő matrózok papíron időbeni eltérésben voltak az otthoniakhoz képest – így egyértelművé vált, hogy szükség van egy dátum-vonalra. A legénység beszámolt egy olyan csillagképről is, amivel eddig még sosem találkoztak – ez később a Magellán-felhő elnevezést kapta.
