Explorador y conquistador, nació en 1500 en Villa Nueva de la Serena, era hijo de Diego Oncas de Melo e Isabel Gutiérrez de Valdivia, de familia acomodada. Desde joven se alistó en la milicia, luchando en Flandes y después en Pavía a las ordenes del marqués de Pescara. En julio de 1534 embarcó en Sanlúcar de barrameda para las indias en la expedición de Rodrigo Duran, con destino a Venezuela.

En 1537, pasó al Perú en apoyo de Francisco Pizarro, el cual le nombró Maestre de Campo en la batalla de Salinas contra Diego de Almagro en 1538. Pizarro en 1539, le puso al frente de una expedición para ir al sur, a la región de Chile. Debido a la mala fama de aquellas tierras que había promulgado Almagro, le costó mucho reunir hombres, al fin con 150 voluntarios y un grupo de indigenas, comenzó su expedición. En 1540, llevando a Pedro Gómez, Alonso de Monroy y Jerónimo Alderete, antes de su salida, llegó Sancho de la Hoz, acordando con Pizarro que este llevaría meses después víveres a la expedición. Se adentró en el valle de Arequipa, y pasado algún tiempo, llegó Sancho de la Hoz como se había acordado. Tras algún tiempo en el desierto de Atacama, continuaron la marcha, llevando como guía a Antonio Rondón, que lo había sido de Almagro antes, tras muchas penurias para cruzar el desierto llegaron al valle de la Posesión, cerca del rió Copiapó, a esta zona Pedro de Valdivia, le puso el nombre de Nueva Extremadura, siguió hacia el sur y fundó, Santiago de la Nueva Extremadura el 12 de febrero de 1541 en el valle del Mapocho.

Se establecieron allí los españoles repartiendo las tierras entre los soldados e introduciendo la agricultura y el ganado. Valdivia fue nombrado Gobernador y Capitán general. Empezaron las explotaciones de las minas utilizando para ello a los indígenas, quienes se sublevaron, aprovechando la ausencia de Valdivia atacaron la ciudad de Santiago, siendo bien defendida por Alonso de Monroy, estos contratiempos dificultaron la vida de los españoles. Mandó Valdivia a Monroy a Perú para pedir refuerzos, llegando a duras penas, en 1543. Los españoles, fundaron más al norte la ciudad y puerto de la Serena, para tener una vía de comunicación rápida con el Perú. Mando a Francisco de Villagrán hasta el río Maule, a Lope de Aguirre, Jerónimo Alderete y Rodrigo Quiroga, a nuevas exploraciones del territorio, por mar a Juan Bastidas, para que reconociera la costa hasta el sur.

En 1545 mandó a España a Monroy para informar al Rey, mientras una nueva expedición al mando de Valdivia, llegó a la altura del río Bio-Bio, recibió noticias de la muerte de Monroy y de la traición de los que le acompañaban, mas tarde, dejando en Chile a Villagrán, fue al Perú en ayuda de Pedro de la Gasca contra los Pizarristas en 1548, siendo recompensado por este, nombrándole Gobernador de Chile, Nueva Extremadura.

De regreso con Alderete y 200 hombres y jinetes emprendió una expedición al sur, siendo atacado por los indigenas, pero en un arrojo de valor, consiguió vencerles cerca del río Bio-Bio, días después, y en la costa, fundó Concepción el 3 de marzo de 1550.

En 1551 fundó La Imperial y la ciudad de Valdivia en 1552, mandó expediciones al sur y construyó varios fuertes, Puren, Arauco y Tucapel, en 1553. Fue atacado por los araucanos el fuerte de Tucapel, capturaron a Valdivia y tras un sinfín de torturas, el 25 de diciembre de 1553, murió.