V roce 1493 doprovázel Kryštofa Kolumba na jeho druhé plavbě do Ameriky. Později se usadil jako kolonista na Hispaniole dnes Haiti, odtud si v letech 1508–1511 podmanil Portoriko, kde objevil výskyt zlata a stal se zde guvernérem. V roce 1512 se vydal na výzkumnou plavbu, aby nalezl legendární zemi Bimini s prameny věčného mládí. Jeho lodivodem byl Antón de Alaminos. Při plavbě objevil několik Bahamských ostrovů a rovněž Floridu, kterou nazval podle Květné nedělePascua Florida. Prozkoumal východní pobřeží a také část západního pobřeží, pokládal ji však za ostrov. V roce 1520 byl jmenován jejím guvernérem a tam se také při pokusu o zřízení španělské kolonie dostal do boje s Indiány, byl raněn a nucen ustoupit na Kubu, kde krátce nato zemřel. Příčinou jeho smrti byl jed, kterým byl napuštěný šíp, který ho zranil. Místní obyvatelé totiž šípy máčeli do mízy stromu mancinela, která je prudce jedovatá.V jeho pokusech o kolonizaci pokračoval Pánfilo de Narváez.
Odraz v kultuře
Poetickou charakteristiku Ponce de Leóna napsal Heinrich Heine ve známe básni„Bimini“.
Jeho postavou a objevitelským snem se nechali inspirovat tvůrci a scenáristé filmu Piráti z Karibiku: Na vlnách podivna. Hrdinové filmu hledají v jeho lodi dva stříbrné kalichy, které se měly použít u pramenů věčného mládí.