A cristianização dos Yaquis foi o que permitiu aos religiosos se espalharem em 1609, penetrando no território de Sonora.
Durante a Colônia, Sonora correspondia apenas às encostas da Sierra Madre Occidental incluídas nos limites daquela entidade. A região que ia ao norte desde o rio Yaqui, incluindo o Real de la Cieneguilla, era chamada de Pimería Baja e a região mais ao norte desse Real até o rio Colorado - já no atual estado norte-americano do Arizona - era chamada de Pimería Alta.
O atual território de Sonora também inclui uma pequena região no sudoeste da então chamada Pimería, localizada no estado de Chihuahua e Ostimuri, um lugar localizado na costa do Golfo da Califórnia, entre os rios Mayo e Yaqui.
Em 1614, os missionários Pérez de Rivas e Pedro Méndez cristianizaram os maias na área de Ostimuri, dividindo a missão em três distritos: Santa Cruz (na foz de Mayo), Navojoa e Tesia.
Os Tepahues foram incorporados junto com os Cornicaris em 1620. Padre Miguel Godínez fundou as missões de San Andrés de Cornicari e Asunción de Tepahui. . Nesse mesmo ano foi fundada a Reitoria de San Ignacio, que incluía, além das cinco missões anteriormente mencionadas, as de Bacúm, Torín e Rahún, localizadas na foz do Yaqui.
Em 1617 os Yaquis foram convertidos pelos pais Pérez de Rivas e Tomás Basilio. Apesar de sofrer revoltas, motins, tormentos e homicídios, a conversão de Sonora foi mais rápida e segura. No século 17, os Jesuítas expandiram e fundaram a missão de Maycoba e Yecora na parte sudoeste do que eles conheciam como Chínipas.
As missões do rio Yaqui ao norte foram divididas em quatro reitorias: a de San Borja agrupou as missões de: Cucumaripa e Tecoripa , fundada em 1619; Movas e Onovas, em 1622; Sahuaripa em 1627; Matape em 1629; Onapa em 1677 e Arivechi , em 1727. A Reitoria dos Três Santos Mártires do Japão que incluía Batuco fundada em 1627, Oposura em 1640 e Bacadeguachi , Guazavas , Santa María Baceraca e San Miguel Bavispe , fundada em 1645. E a Reitoria de San Javier que integrou as missões de Ures em 1636; Aconchi, Opodepe e Banámichi em 1639; Cucurpe e Arizpe em 1648 e Cuaquiárachi em 1655.
Em 1687 o missionário Eusebio Francisco Kino ingressou na Pimería Alta e iniciou as missões da Reitoria de Nossa Senhora de los Dolores, fundando: Caborca, à qual foi atribuído Francisco Javier Saeta que mantém correspondência com seu apoio espiritual, o pai Kino; Atil, Tubutama, Nossa Senhora das Dores de Saric, Pitiquito, Aiil, Oquitoa, Magdalena, San Ignacio, Cocóspera e Imuris.
Após a expulsão dos Jesuítas, as missões ficaram a cargo dos Franciscanos, que não construíram mais e se limitaram a tentar preservar as existentes. Depois que os jesuítas já haviam estabelecido assentamentos em Sinaloa e Sonora, eles voltaram os olhos para o território californiano.
