Sin certeza de su fecha de nacimiento, se discute también si era sevillano de Lebrija o de origen portugués. Hasta 1505 trabajó al servicio del rey de Portugal como cartógrafo en la Casa da India. Junto a Vicente Yáñez Pinzón y a Américo Vespucio, participó en la Junta de Burgos (1508) que decidió el envío de una expedición que buscase el canal o el paso a través del istmo centroamericano, hacia las islas de la Especiería. Díaz de Solís junto con Vicente Yáñez Pinzón firmó la capitulación de este viaje que resultó un fracaso y regresó a España en 1509. En 1515, tras firmar una nueva capitulación para buscar un paso por el sur del continente, partió de Sanlúcar con tres naves, navegó las costas brasileñas y uruguayas hasta llegar al río de La Plata (1516) que llamó mar Dulce. Se adentró en su estuario hasta la isla de Martín García y continuó por las aguas del Paraná, que se llamó de Solís. Al desembarcar fueron atacados por los indios charrúas o guaraníes, que le dieron muerte.