Se unió a la princesa inca Isabel Chimpu Ocllo y fue padre del célebre cronista mestizo, el Inca Garcilaso de la Vega.

En 1534, junto a Alvarado, fue al Perú en busca de mayor fortuna.

Partieron en febrero de 1534 en ocho navíos y con seiscientos hombres por el pacífico hasta las costas de Ecuador, marcharon hacia Quito y se unieron posteriormente a las huestes de Francisco Pizarro, cuando Alvarado capitula y decide regresar a Centro América.

Recibió del gobernador permiso para marchar a la conquista del valle del Cauca (en actual Colombia), sin embargo abandonó la tentativa de colonizar la bahía de San Mateo y regresó a Lima con sus ochenta hombres ante el peligro del levantamiento de Manco Inca.

Finalmente, el capitán Sebastián Garcilaso de la Vega falleció en Cuzco en 1559.