La christianisation des Yaquis a permis aux religieux de se répandre en 1609, pénétrant le territoire de Sonora.
Pendant la colonie, Sonora ne correspondait qu'aux pentes de la Sierra Madre Occidentale comprises dans les limites de cette entité. La région qui s'étendait au nord de la rivière Yaqui, y compris le Real de la Cieneguilla, s'appelait Pimería Baja et la région la plus au nord de ce Real au fleuve Colorado - déjà dans l'actuel État nord-américain de l'Arizona - s'appelait Pimería Alta.
Le territoire actuel de Sonora comprend également une petite région au sud-ouest de ce qui était alors connu sous le nom de Pimería, située dans l'état de Chihuahua et d'Ostimuri, un endroit situé sur les côtes du golfe de Californie, entre les rivières Mayo et Yaqui.
En 1614, les missionnaires Pérez de Rivas et Pedro Méndez christianisèrent les Mayas de la région d'Ostimuri, divisant la mission en trois districts: Santa Cruz (à l'embouchure du Mayo), Navojoa et Tesia.
Les Tepahues ont été incorporés avec les Cornicaris en 1620. Le Père Miguel Godínez a fondé les missions de San Andrés de Cornicari et Asunción de Tepahui . La même année, le Rectorat de San Ignacio a été fondé, qui comprenait, en plus des cinq missions précédemment mentionnées, celles de Bacúm, Torín et Rahún, situées à l'embouchure du Yaqui.
En 1617, les Yaquis furent convertis par les parents Pérez de Rivas et Tomás Basilio. Malgré la souffrance des soulèvements, des émeutes, des tourments et des homicides, la conversion de Sonora a été plus rapide et plus consolidée. Au 17ème siècle, les jésuites se développèrent et fondèrent la mission de Maycoba et Yecora dans la partie sud-ouest de ce qu'ils appelaient Chínipas.
Les missions de la rivière Yaqui au nord ont été divisées en quatre presbytères: San Borja regroupait les missions de: Cucumaripa et Tecoripa , fondée en 1619; Movas et Onovas, en 1622; Sahuaripa en 1627; Matape en 1629; Onapa en 1677 et Arivechi , en 1727. Le Rectorat des Trois Saints Martyrs du Japon qui comprenait Batuco fondé en 1627, Oposura en 1640 et Bacadeguachi , Guazavas , Santa María Baceraca et San Miguel Bavispe , fondé en 1645. Et le Rectorat de San Javier qui intégra les missions d'Ures en 1636; Aconchi, Opodepe et Banámichi en 1639; Cucurpe et Arizpe en 1648 et Cuaquiárachi en 1655.
En 1687, le missionnaire Eusebio Francisco Kino entra dans la Pimería Alta et commença les missions du Rectorat de Nuestra Señora de los Dolores, fondant: Caborca, à laquelle Francisco Javier Saeta a été affecté qui maintient la correspondance avec son soutien spirituel, le père Kino; Atil, Tubutama, Notre-Dame des Douleurs de Saric, Pitiquito, Aiil, Oquitoa, Magdalena, San Ignacio, Cocóspera et Imuris.
Après l'expulsion des jésuites, les missions furent laissées aux franciscains, qui ne construisirent plus et se bornèrent à essayer de préserver les existantes. Une fois que les jésuites avaient déjà établi des colonies à Sinaloa et Sonora, ils se sont tournés vers le territoire californien.
