De kerstening van de Yaquis zorgde ervoor dat de religieuzen zich in 1609 konden verspreiden en het grondgebied van Sonora binnendrongen.
Tijdens de kolonie kwam Sonora alleen overeen met de hellingen van de Sierra Madre Occidental binnen de grenzen van die entiteit. De regio die vanaf de Yaqui-rivier naar het noorden liep, inclusief de Real de la Cieneguilla, heette Pimería Baja en de meest noordelijke regio van die Real tot aan de Colorado-rivier - al in de huidige Noord-Amerikaanse staat Arizona - heette Pimería Alta.
Het huidige Sonora-grondgebied omvat ook een kleine regio in het zuidwesten van wat toen bekend stond als Pimería, gelegen in de staat Chihuahua en Ostimuri, een plaats aan de kust van de Golf van Californië, tussen de rivieren Mayo en Yaqui.
In 1614 kerstenden de missionarissen Pérez de Rivas en Pedro Méndez de Maya's in het Ostimuri-gebied en verdeelden de missie in drie districten: Santa Cruz (aan de monding van Mayo), Navojoa en Tesia.
De Tepahues werden in 1620 samen met de Cornicaris ingelijfd. Pater Miguel Godínez stichtte de missies van San Andrés de Cornicari en Asunción de Tepahui . In datzelfde jaar werd het rectoraat van San Ignacio opgericht, dat naast de vijf eerder genoemde missies ook die van Bacúm, Torín en Rahún omvatte, gelegen aan de monding van de Yaqui.
In 1617 werden de Yaquis bekeerd door de ouders Pérez de Rivas en Tomás Basilio. Ondanks opstanden, rellen, martelingen en moorden, verliep de bekering van Sonora sneller en meer geconsolideerd. In de 17e eeuw breidden de jezuïeten zich uit en stichtten de missie van Maycoba en Yecora in het zuidwestelijke deel van wat ze kenden als Chínipas.
De missies van de Yaqui-rivier naar het noorden waren verdeeld in vier rectoren: de San Borja-missie groepeerde de missies van: Cucumaripa en Tecoripa , opgericht in 1619; Movas en Onovas, in 1622; Sahuaripa in 1627; Matape in 1629; Onapa in 1677 en Arivechi , in 1727. Het Rectoraat van de Drie Heilige Martelaren van Japan, waaronder Batuco gesticht in 1627, Oposura in 1640 en Bacadeguachi , Guazavas , Santa María Baceraca en San Miguel Bavispe , opgericht in 1645. En het Rectoraat van San Javier dat de missies van Ures in 1636 integreerde; Aconchi, Opodepe en Banámichi in 1639; Cucurpe en Arizpe in 1648 en Cuaquiárachi in 1655.
In 1687 ging de missionaris Eusebio Francisco Kino de Pimería Alta binnen en begon de missies van het Rectoraat van Nuestra Señora de los Dolores, met de oprichting van: Caborca, waaraan Francisco Javier Saeta was toegewezen die correspondentie onderhoudt met zijn spirituele steun, de vader Kino; Atil, Tubutama, Onze Lieve Vrouw van Smarten de Saric, Pitiquito, Aiil, Oquitoa, Magdalena, San Ignacio, Cocóspera en Imuris.
Na de verdrijving van de jezuïeten hadden de missies de leiding over de franciscanen, die niet meer bouwden en zich alleen beperkten tot pogingen om de bestaande te behouden. Toen de jezuïeten al nederzettingen hadden gesticht in Sinaloa en Sonora, richtten ze hun blik op het Californische grondgebied.
