Историята на откриването на Магелановия проток започва през 1514 г., когато Магелан, заради дръзко поведение и непримирим откривателски дух, изпада в немилост пред португалския крал и бива изгонен от службата си. Разочарован, мореплавателят сменя поданичеството си и предлага услугите си на конкурентна Испания. Тук той се среща с младия крал Карлос I, по-късно император на Свещената Римска империя под името Карл V, който се съгласява да финансира пътуването му до Островите на подправките, в търсене на нов стратегически път по вода.
Пътешествието е планирано заради откритата от Магелан карта, базираща се на предишни пътувания, според която широкият естуар на река Ла Плата в Южна Америка е проток през континента към Тихия океан. Целта на пътешествието на мореплавателя, по време на което той открива нов път към Тихия и Индийския океан, е да достигне богатите на подправки Молукски острови. По това време няколко европейски държави се борят за власт над търговията с подправки и екзотични стоки, затова този път е много важен от стратегическа гледна точка.
С парите, получени от краля, Магелан и Фалейру (приятел на Фернандо и също така португалски изгнаник) купуват пет кораба: Тринидад (110 тона, 55 души екипаж), Сан Антонио (120 тона, 60 души екипаж), Консепсион (90 тона, 45 души екипаж), Виктория (85 тона, 42 души екипаж) и Сантяго (75 тона, 32 души екипаж) - общо 265 човека. Днес имената на 5-те кораба са дали имена на градове в Чили. На 10 август 1519 г. флотилията от пет кораба под командването на Магелан напуска Севиля и отплава на юг по река Гуадалкивир до Санлукар де Барамеда в устието ?, където остава повече от пет седмици.Когато научава за заминаването на Магелан, португалският крал Мануел I нарежда да го заловят, но той успява да се измъкне.
След кратко спиране на Канарските острови (26 септември), флотилията пристига в Кабо Верде, откъдето продължава за Бразилия. На 20 ноември екваторът е пресечен, а на 29 ноември екипажът забелязва бразилския бряг. Тъй като Бразилия е португалска територия, Магелан я избягва и на 13 декември спира близо до днешния Рио де Жанейро, където заварва приятелски настроени туземци и приятно време. Флотът се запасява с продукти, но неблагоприятните условия забавят заминаването му.
В крайна сметка те отплават на юг по източния бряг на Южна Америка и на 26 декември 1519 спират в устието на Ла Плата. Магелан все още се опитва да намери път към Тихия океан, но вече е късно и зимата ги застига още на аржентинския бряг. На 31 март екипажът се установява в селище, което наричат Пуерто Сан Хулиан. Започва бунт с участието на трима от петимата капитани, който не успява, защото основната част от екипажа остава лоялен към Магелан. Кесада и Мендоса са екзекутирани, Картахена и един свещеник са изоставени на брега.
На 24 август 1520 пътуването е подновено. На 21 октомври 1520, на 52° южна ширина, четирите кораба достигат нос Кабо Вирхенес и Магелан решава, че е открил протока, защото водата е солена и навлиза навътре в сушата. Корабите започват мъчително да навлизат в 600-километровия проток, наречен от Магелан Estreito de Todos los Santos (Проток на Вси светии), защото навлиза в него на 1 ноември, Денят на Вси светии.
Първоначално Магелан изпраща Сан Антонио и Консепсион да изследват множеството разклонения на протока. На уговорената преди това среща се връща само "Консепсион". Офицерите на "Сан Антонио" арестуват и оковават във вериги капитан Алвару Мишкита и в края на май 1521 г. се завръщат в Испания. След завръщането си дезертьорите обвиняват Магелан в измяна, за да оправдаят себе си и в родината им повярват. В същото време останалите три кораба, мислейки че "Сан Антонио" е загинал, продължават на запад по протока.
При преминаването през протока, Магелан открива и Огнена земя (Tierra del Fuego) - една от по-малко познатите и известни островни групи в света, синоним на суров климат и отдалеченост. Името й е дадено от легендарния мореплавател, след като при преминаването на корабите през непрогледния нощен мрак, те забелязват в далечината индианските лагерни огньове. Огнена земя е разположена в далечните и негостоприемни южни ширини на Южното полукълбо, в най-южната част на Патагония. Тук се намира и нос Хорн – най-южната точка на южноамериканския континент. Точно оттук преминава и меридианът, който разделя двата най-големи световни океана – Атлантическият и Тихият.
Климатът в този край е под влияние на западните океански ветрове и е много влажен. Студените морски течения пък го правят постоянно хладен, Патагонските Анди и крайбрежните планински склонове спират западните океански въздушни маси, охлаждат ги и хвърлят валежна сянка към равнината на Огнена земя. 38 дни след навлизането в протока и след като изминават около 550 км по него, на 28 ноември 1520 г. корабите навлизат в Тихия океан. Магелан го нарича (Mar Pacifico), заради привидното му спокойствие в този ден.
Повече от четири месеца оредялата вече флотилията от три кораба плава първо на север покрай западния бряг на днешно Чили, стараейки се по-бързо да напусне студените високи ширини. Три месеца и двадесет дни по време на прехода през океана екипажът е лишен от свежа храна и прясна вода и болшинството от моряците заболяват от скорбут, като 19 човека умират. На 13 февруари 1521 г. експедицията пресича Екватора, а на 6 март открива Марианските острови, където екипажът попълва запасите от вода и хранителни припаси и продължава на запад.
На 15 март 1521 г. преминавайки още 2 хил. км испанците виждат високите върхове на остров Самар от Филипинските о-ви. Корабите се придвижва още малко на юг към остров Сиаргао, разположен до южния край на Самар. Поради предпазливост на 17 март Магелан заповядва да се предвижат до малкия остров Хомонхон, където флотилията хвърля котва. Жителите на съседните острови доставят на екипажа плодове, кокосови орехи и палмово вино.
След една седмица флотилита се предвижва на югозапад и се установява край остров Лимасава. Към "Тринидад" се насочва лодка с местни жители и когато малаецът Енрике, роб на Магелан, ги заговаря на родния си език те го разбират. На Магелан му става ясно, че той се намира в тази част на Стария свят, където е разпространен малайският език, т.е недалеч от "Островите на подправките", където 10 години по-рано той пребивава с експедицията на Антониу Абреу. Испанците си разменят подаръци с раджа Каламбу от остров Лимасава, който го насочва към голямото търговско пристанище Себу на остров Себу.
Пристигайки там на 7 април 1521 г. Магелан и неговите спътници виждат в пристанището китайски стоки и се сблъскват с порядки от истински "цивилизован" свят. Местният владетел раджа Хумабон в началото иска от тях да плащат търговско мито, но Магелан отказва, като му предлага дружба и военна помощ в борбата му с останалите владетели на другите острови. Управителят приема предложенията на Магелан и след една седмица дори се съгласява да бъде кръстен той и семейството му и няколкостонин негови поданици. На остров Себу испанците разговарят с няколко арабски търговци, които им съобщават сведения и за другите острови от архипеляга. По този начин Магелан добива обща представа за голяма част от архипелага и на неговите първични карти се появяват названията на множество острови, в т.ч. Самар (13 хил. km2), Минданао (94,6 хил. km2), Себу (4,4 хил. km2) и други.
В ролята си на покровител на новите християни Магелан се намесва в острата междуособица между неговия покровител и владетелят Лапу-Лапу на съседния остров Мактан. Магелан се съгласява да му помогне в битката срещу Лапу-Лапу, проведена на 27 април 1521 г., но загива покосен от бамбукови копия от местното население.
На 21 декември 1521 с екипаж от 60 човека, в т.ч. 13 малайци "Виктория" поема към родината. В края на януари 1522 г. лоцманът-малаец довежда кораба до остров Тимор, а на 13 февруари испанците го напускат и поемат към нос Добра Надежда. На 20 май 1521 г. "Виктория" заобикаля нос Добра Надежда, като по време на прехода през Индийския океан екипажът се съкращава до 35 човека, в т.ч. четирима малайци. На о-вите Зелени Нос, принадлежащи на Португалия, испанците спират за да попълнят запасите си от прясна вода и продоволствия. Дванадесетте моряци и един малаец, които слизат на брега са арестувани от португалците, а "Виктория" вдига платна и продължава за родината.
На 6 септември 1522 г., само с 18 души, Виктория, последният кораб от флотилията, пристига в Испания, като за 1081 дни извършва първото в света околосветско плаване.