ポルトガルやスペインに遅れて絶対王権を安定させようやく航海や探検の後押しをする用意が整ったイギリスやフランス、スペインからの独立を果たしたオランダといった後発諸国も盛んに海外進出し次第に先行していたポルトガルとスペインを凌駕していった。これらの諸国はトルデシリャス条約によって新領土獲得から排除されることを拒み、独自に航海の経験も積んでいたため、新しい技術や地図を使い北の大海に乗り出していった。

これら諸国の最初の探検は、イタリア人ジョン・カボット（ジョヴァンニ・カボート）を雇ったイギリスによる北米探検（1497年）であり、イギリス・フランス・オランダによる一連の北米探検のはじまりとなった。スペインは、より多くの天然資源の見つかる中央アメリカおよび南アメリカの探検に人的資源を集中させていたため、北アメリカの探検に注いだ努力は限られていた。1525年には、フランスによって派遣されたイタリア人ジョバンニ・ダ・ヴェラッツァーノが現在のアメリカ合衆国東海岸を探検しており、記録に残る最初に北米東海岸を探検したヨーロッパ人となった。フランス人ジャック・カルティエは1534年にカナダへの最初の航海を行った。

カボット、ヴェラッツァーノ、カルティエらの航海は、北アメリカを迂回して豊かな中国やインドに至る航路（北西航路）を探すことが目的だった。この航路は19世紀まで見つかることはなかったが、北西航路探索の過程で北アメリカ大陸の海岸部が明らかとなってゆき、北アメリカ自体に可能性を見出したヨーロッパ人たちは17世紀に東海岸に植民地を築き始めた。イギリスやオランダは、スカンジナビアやロシア、シベリアの北を迂回して中国に至る北東航路の探検も行い、ロシアと交易を行いクジラ漁の拠点となる北極海の島を多く発見したが、やはり氷の海に阻まれアジアへの航路を見つけることはできなかった。

イギリスやオランダやフランスはアフリカやインド洋にも航海して独自の交易地や植民地を確立し、この方面に独占的に勢力を築いていたポルトガルの地位を脅かした。ポルトガルの最も利益の大きい拠点であるゴアやマカオを新興諸国の拠点（香港やバタヴィアなど）が包囲し、オランダがインドネシアを勢力圏として香料諸島からポルトガル勢力を駆逐すると、次第にポルトガルやスペインがアジア貿易市場に占めていたシェアは小さくなっていった。また新興諸国が残る未知の地域（北アメリカ西海岸や太平洋の島々など、トルデシリャス条約でスペインに与えられた地域）を先に探検した。1606年にはウィレム・ヤンツ（Willem Jansz）が、1642年にはアベル・タスマン（Abel Tasman）などオランダの探検家がオーストラリアを探検している。

こうして17世紀中ごろまでに一部の不毛地帯を除いた全ての地域にヨーロッパ人が到達して大航海時代は終焉を迎える。世界中の富が集中するようになった英国をはじめヨーロッパ各国は、いち早く近代化を達成し世界に覇を唱えた。