Nasilające się w 1970 nieporozumienia między muzykami doprowadziły do dużych zmian w zespole: ze składu odeszli Carabello, Marcum, Areas i Brown, grupę na chwilę opuścił także Shrieve, a nowymi członkami grupy zostali: Tom Rutley i Doug Rauch (gitary basowe), Mingo Lewis, Victor Pantoja oraz bracia Pete i „Coke” Escovedo (perkusja), Tom Coster i Wendy Haas (keyboard). Muzycy przy współpracy z gitarzystą Dougiem Rodriguezem i saksofonistą Hadleyem Calimanem nagrali album pt. Caravanserai zawierający materiał łączący elementy fuzji jazzu i muzyki latynoskiej. Po premierze płyty w listopadzie 1972 rozpoczęli trasę koncertową po USA i Europie, na której w oficjalnym składzie Santany zadebiutowali: klawiszowiec Tom Coster, pianista Richard Kermode i perkusista Armando Peraza. W ramach światowej trasy wystąpili także w Ameryce Południowej, Azji i Australii. W przerwie między koncertami, od maja do czerwca 1973 nagrali album pt. Welcome, który dotarł do 25. miejsca na liście Billboard 200. W sierpniu 1974 wydali składankę swoich przebojów pt. Santana’s Greatest Hits, a w październiku tego samego roku – album studyjny pt. Borboletta, który osiągnął umiarkowany sukces w USA, ale cieszył się powodzeniem w Jugosławii, Australii, Nowej Zelandii i we Włoszech, gdzie pozostał na pierwszym miejscu listy sprzedaży przez 14 tygodni.