Towarzyszył mu również w czasie jego wyprawy przeciwko Indianom Chirihuana, których najazdy były bardzo dotkliwe dla Hiszpanów.
W ciągu całego pobytu w Peru, Acosta spędzał większość czasu w miasteczku Juli, leżącym nieopodal zachodnich wybrzeży jeziora Titicaca. Powstało tu jezuickie kolegium w którym studiowano miejscowe języki, utworzono także drukarnię. Acosta poświęcał większość czasu na naukę tutejszych języków i tłumaczenie na nie tekstów religijnych. Kontynuował także badanie miejscowej przyrody i geografii, choć nie tylko. Zajmowały go także sprawy związane z miejscową ludnością. Opisał historię Inków, ich kulturę, wierzenia oraz pismo Kipu. Nie bazował tylko na samodzielnie uzyskanych informacjach, często konsultował się z innymi duchownymi, którzy działali w różnych regionach Ameryki Południowej. To właśnie w Juli powstały manuskrypty, na podstawie których Acosta napisał później dwie pierwsze księgi Historia natural y moral de las Indias. Obserwował również słynną kometę z 1577 roku. Acosta przeniósł się później do Limy, najprawdopodobniej został tam wezwany przez wicekróla, który cenił go jako swojego współpracownika. W Limie rozpoczął pracę jako wykładowca teologii na uniwersytecie Świętego Marka. W 1571 roku Acosta pełnił rolę wizytatora w nowo otwartym kolegium jezuickim w Cuzco.