No sabemos nada sobre sus actividades en América, hasta el año 1526, cuando se embarcó en el segundo viaje de Francisco Pizarro, que desde Panamá partió para explorar el entonces llamado Mar del Sur, en busca del fabuloso Imperio de los incas.
Pizarro, preocupado por el bienestar de sus hombres, salía personalmente en canoa para traerles pescado fresco o bien se internaba en la selva para cazar salvajinas.
Cuando, algún tiempo después, Pizarro regresó a la isla para recoger a los enfermos, se enteró de que Martín de Trujillo había fallecido.
Un cronista temprano como Pedro Cieza de León, refiriéndose a los sucesos de la isla Gorgona, dice que Pizarro halló muerto a «uno que llamaban Trujillo» (Tercera parte de la Crónica del Perú).
El Inca Garcilaso de la Vega, en su Historia General del Perú (1617) lo identifica erróneamente con Diego de Trujillo, el soldado y cronista que llegó al Perú en 1530, es decir, en año posterior al episodio de la isla del Gallo.