El 13 de mayo de 1820 comenzó en Valparaíso el embarque de la expedición; para el 20 del mismo mes se hallaban a bordo todas las unidades y el mismo día por la tarde comenzaron a levar anclas las naves de guerra y los transportes, saludadas por la muchedumbre; la maniobra de la salida fue presenciada también por O'Higgins.
Faltaron vientos favorables hasta el 25 de agosto y la navegación fue difícil, pero luego se mantuvo en formación regular, con la nave almirante O'Higgins abriendo la marcha, escoltada por la Lautaro y el Galvarino, seguidos por los transportes flanqueados por otras naves de guerra; cerraban la columna el Independencia y el San Martín; el generalísimo con su estado mayor iba a bordo de este
Se realizó una junta de guerra a bordo del San Martín para determinar el lugar del primer desembarco cuando las naves salieron a alta mar; el almirante Cochrane propuso que se hiciese en Chilca, el puerto próximo al Callao, para avanzar desde allí al asalto de Lima; pero los efectivos del ejército expedicionario no podían ser lanzados al riesgo de una operación semejante, cuyo fracaso habría malogrado los años de espera y de afanes. Se resolvió desembarcar en la bahía de Paracas, 200 km al sur de Lima, y tomar posesión de Pisco; desde allí se despacharía una expedición al interior del país, hacia la sierra, para propagar con su presencia la revolución y reclutar nuevos combatientes para el ejército, sobre todo los esclavos de las haciendas.
La expedición ancló en la noche del 7 de setiembre en la bahía de Paracas, a unas dos leguas de Pisco; al amanecer del día 8 comenzó el desembarco de la primera división al mando del general Las Heras y avanzó inmediatamente sobre Pisco, defendida por un destacamento de 400 hombres al mando del coronel Manuel Quimper. Comprendiendo el jefe español la esterilidad de una resistencia cualquiera, decidió replegarse y obligar a la mayor parte de la población a seguirle. Las Heras ocupó Pisco y protegió el desembarco del resto del ejército, operación que terminó el 10 de setiembre.
Era necesario que desde Chile se enviara una expedición por mar con un ejército capaz de adentrarse en pleno territorio peruano y conquistar el principal enclave que tenía el Rey de España en América del Sur esto ocurrio el 20 de agosto, no sin antes solucionar problemas entre San Martín y Cochrane.A su regreso a Valparaíso, el 06 de marzo de 1820, el Almirante Cochrane requirió del Director Supremo, General O'Higgins, la preparación de la campaña contra el Perú a la brevedad posible, aprovechando la inmovilidad de las fuerzas navales españolas en El Callao. En su apreciación, bastaría un ejército de 2.000 hombres cuyo mando sugería dar al General Ramón Freire para la ocupación de Lima y el derrocamiento del gobierno virreinal. Tal proposición no fue aceptada por el gobierno de Chile, tras el cual estaba San Martín, en razón a que ya se había resuelto que la expedición sería conducida por el General argentino.Las discrepancias entre Cochrane y San Martín alcanzaron tan alto grado que sólo la moderación de O'Higgins, impidió un rompimiento definitivo entre ellos. Asimismo, fue necesaria su directa participación para apaciguar al Almirante y evitar que hiciera efectiva su renuncia presentada en más de una ocasión.
Algunas partidas exploratorias despachadas por San Martín comprobaron la presencia del coronel Quimper en Ica; en el curso de las exploraciones esas partidas requisaron buena cantidad de ganado y caballadas para los cuerpos de caballería. Álvarez de Arenales avanzó hasta Cancato con el batallón Nº 5 y 50 granaderos al mando del capitán Juan Lavalle; la población fue ocupada el 14 de setiembre.
Se declaró libres a los esclavos que se incorporasen a las filas y se presentaron 600 negros; entretanto se hicieron los preparativos; para una expedición a la sierra.
Cuando el virrey Pezuela se enteró del desembarco en Pisco, reforzó el destacamento de Quimper con 200 hombres y situó una vanguardia a las órdenes del teniente coronel Andrés García Camba entre Lurín y Cañete. La invasión patriota se producía cuando el virrey preparaba una diputación pacificadora a Chile y, siguiendo esa política, un parlamentario suyo se presentó en Pisco a San Martín el 14 de setiembre.
El desembarco de San Martín se produjo sin novedad en la bahía de Paracas en la mañana del 8 de septiembre. Tomó varias horas el cuidadoso arribo a tierra de las tropas, municiones y artillería. Al momento del arribo un pelotón de caballería del virrey que custodiaba el lugar huyó hacia el norte. En la ciudad de Pisco hizo otro tanto el jefe militar español de la plaza, coronel Químper.