A cristianización dos yaquis foi o que permitiu aos relixiosos estenderse en 1609, penetrando no territorio de Sonora.
Durante a Colonia, Sonora correspondeu só ás ladeiras da serra Madre Occidental incluídas nos límites desa entidade. A rexión que se dirixía ao norte desde o río Yaqui, incluído o Real da Cieneguilla, chamábase Pimería Baja e a rexión máis ao norte desde ese Real ata o río Colorado - xa no actual estado norteamericano de Arizona - chamouse Pimería Alta.
O actual territorio sonorense tamén inclúe unha pequena rexión ao suroeste da que entón se coñecía como Pimería, situada no estado de Chihuahua e Ostimuri, un lugar situado nas costas do golfo de California, entre os ríos Mayo e Yaqui.
En 1614 os misioneiros Pérez de Rivas e Pedro Méndez cristianizaron aos maias na zona de Ostimuri, dividindo a misión en tres distritos: Santa Cruz (na desembocadura de Mayo), Navojoa e Tesia.
Os Tepahues foron incorporados xunto cos Cornicaris en 1620. O padre Miguel Godínez fundou as misións de San Andrés de Cornicari e Asunción de Tepahui . Ese mesmo ano fundouse o Reitorado de San Ignacio, que incluía, ademais das cinco misións anteriormente mencionadas, as de Bacúm, Torín e Rahún, situadas na desembocadura do Yaqui.
En 1617 os yaquis foron convertidos polos pais Pérez de Rivas e Tomás Basilio. A pesar de sufrir revoltas, disturbios, tormentos e homicidios, a conversión de Sonora foi máis rápida e segura. No século XVII os xesuítas expandíronse e fundaron a misión de Maycoba e Yecora na parte suroeste do que coñecían como Chínipas.
As misións do río Yaqui ao norte dividíronse en catro reitorados: San Borja agrupou as misións de: Cucumaripa e Tecoripa , fundada en 1619; Movas e Onovas, en 1622; Sahuaripa en 1627; Matape en 1629; Onapa en 1677 e Arivechi , en 1727. O Rectorado dos Tres Santos Mártires de Xapón que incluía Batuco fundado en 1627, Oposura en 1640 e Bacadeguachi , Guazavas , Santa María Baceraca e San Miguel Bavispe , fundada en 1645. E o reitorado de San Javier que integrou as misións de Ures en 1636; Aconchi, Opodepe e Banámichi en 1639; Cucurpe e Arizpe en 1648 e Cuaquiárachi en 1655.
En 1687 o misioneiro Eusebio Francisco Kino entrou na Pimería Alta e comezou as misións do Rectorado de Nuestra Señora de las Dolores, fundando: Caborca, á que foi asignado Francisco Javier Saeta que mantén correspondencia co seu apoio espiritual, o pai Kino; Atil, Tubutama, Nosa Señora das Dores de Saric, Pitiquito, Aiil, Oquitoa, Magdalena, San Ignacio, Cocóspera e Imuris.
Despois da expulsión dos xesuítas, as misións estiveron a cargo dos franciscanos, que non construíron máis e só se limitaron a tratar de preservar as existentes. Unha vez que os xesuítas xa estableceron asentamentos en Sinaloa e Sonora, volveron a vista ao territorio californiano.
