Вернувшись в Испанию, Понсе де Леон удостоился личной аудиенции католических монархов. Спустя пять лет конкистадор снова плывет в Вест-Индию уже в должности капитана. Губернатор Николас де Овандо поручает своему подчиненному подавить индейские восстания, которые вспыхнули в восточной части острова. В награду за выполненное поручение, католические монархи назначают Понсе де Леона наместником этой территории (восточной части острова Эспаньолы). Леонора Понсе де Леон вместе с детьми прибывает на латиноамериканский континент к мужу, положив начало традиции воссоединения семей.
Управляя вверенными территориями, Понсе де Леон слышит истории о неслыханных запасах золота на острове Пуэрто-Рико. Он делает все возможное, чтобы получить разрешение на исследование новых земель. В 1508 году он получает долгожданные документы и 12 августа вместе с частью гарнизона покидает Игуэй, отправляясь навстречу новым приключениям. В том же году он издает указ об основании нового поселения Капарра, на месте которого вскоре появится город Сан-Хуан, современная столица Пуэрто-Рико.
Здесь стоит упомянуть о забавном казусе, которая случилась с наименованиями острова и его столицы. Стремясь увековечить свое имя, Хуан Понсе де Леон приказал назвать остров Сан-Хуан в честь своего небесного покровителя, а его столицу Пуэрто-Рико (букв. «Богатый порт»), поскольку город, будучи единственным портом на протяжении нескольких сотен километров, обещал своим жителям хорошие прибыли. Однако картографы перепутали названия, в итоге остров стал именоваться Пуэрто-Рико, а его столица Сан-Хуан.
Исследуя новые земли, Хуан Понсе де Леон отдал приказ на всякий случай засеивать их новыми культурами на тот случай, если миссия по поиску золота не увенчается успехом.
Золота экспедиция так и не нашла. Но в награду за исследования новых земель Хуан Понсе де Леон получает новое назначение: он становится губернатором Пуэрто-Рико, что вызвало широкий резонанс как при королевском дворе Испании, так и среди других конкистадоров. Недовольные этим назначением недруги Понсе де Леона приложили все усилия, что он потерял эту должность. Вскоре их старания увенчались успехом. Через несколько месяцев Понсе де Леон узнал о своем отстранении от дел. Но к этому времени он уже вовсю готовился к новой экспедиции: услышав от местных жителей легенду о чудесном источнике весной молодости, который бьет ключом на некоем острове, лежащем к северу от Пуэрто-Рико, Понсе де Леон сообщает испанским монархам о возможности новых открытий.
Католические короли Изабелла и Фердинанд были лично заинтересованы в расширении земельных владений. Фердинанд лично написал письмо Хуану Понсе де Леону с приказом отправиться на поиски новой земли, в письме были указаны все полномочия и права Понсе де Леона как капитана экспедиции.
За счет собственных средств Понсе де Леон снарядил три корабля и почти 200 солдат, которые отправились на поиски фонтана вечной молодости из порта Пуэрто-Рико 4 марта 1513. Во время плавания сам Хуан Понте де Леон ведет дневники, которые спустя много лет были переданы Антонио де Эррера Тордесилья, историку, написавшему в 1601году монументальный труд об открытии новых владений испанской короны. Согласно имеющимся данным мы знаем, что 27 марта, последний день пасхальной недели в испанский пасхальный праздник цветов, моряки заметили землю. Однако причалить к новой земле, или острову, как его назвал Сам Понте де Леон, не было никакой возможности. 2 апреля Понсе де Леон вместе с другими моряками, сев в лодку, отправился к неизвестным берегам, чтобы исследовать новую землю. По мнению современных исследователей, Понте де Леон, скорее всего, высадился в точке недалеко от мыса Канаверал. Весенняя буйная растительность и совпадение с испанским праздником цветов сподвигли Понте де Леона назвать новое владение Испании Флоридой, что в переводе с испанского языка означало «цветущий».
После обследования новой земли, которое продолжалось пять дней, Понте де Леон отдал приказ двигаться дальше. 4 мая корабли достигли залива, который получил название «залив Бискейн». 15 мая они покинули залив Бискейн и поплыли вдоль западного побережья Флориды, пытаясь найти проход на север и одновременно исследуя побережье новой земли.
21 июня экспедиция достигла Драй-Тортугас, о чем были сделаны записи в корабельных дневниках, а также сделаны отметки о невиданных животных, обитавших в тамошних водах гигантских черепахах, тюленях и птицах.