Voor de eerste tocht (1624-1625) werd hij op 2 november 1623 benoemd tot viceadmiraal, onder admiraal Jacob Willekens. Een vloot van 26 schepen bereikte op 8 mei 1624 de hoofdstad São Salvador da Bahia de Todos os Santos (tegenwoordig bekend als Bahia) van de jonge Portugese kolonie Brazilië. De volgende dag al leidde Hein persoonlijk de succesvolle bestorming door matrozen van het zeefort van de stad. De verdediging stortte ineen en de stad viel zonder slag of stoot in een dag in handen van een landingsmacht van soldaten.

Op 5 augustus 1624 vertrok Piet Hein met zeven schepen uit São Salvador da Bahia - waar Willekens met de meeste andere schepen op 28 juli zeil naar Nederland had gezet - om vandaar uit São Paulo de Loanda (Luanda) in de Portugese kolonie Angola, destijds een belangrijke uitvoerhaven van slaven, te veroveren. Door het blokkeren van de slavenhandel hoopte men het hele plantagesysteem in Amerika lam te leggen. Zelf deed de WIC tot 1635 wel aan transport maar niet aan slavenhandel, die men eerst, na een onderzoek door een commissie, onethisch achtte. Omdat Hein een andere vloot van drie schepen onder leiding van Filips van Zuylen miste, die ten noorden van de plaats was gelegen en die ervoor al een vergeefse aanval op de stad had gedaan, besloot hij om dan zelf de stad maar aan te vallen op 30 oktober. De aanval mislukte echter want vanwege de eerdere activiteiten van Van Zuylen was Luanda enorm versterkt.

Op 21 november gaf hij de blokkade op en probeerde vergeefs contact te leggen met het koninkrijk Congo, dat tevoren aangegeven had een bondgenootschap tegen Portugal te willen sluiten maar zich nu weer met de Portugezen verzoend bleek te hebben. Hein zette op 2 februari 1625 weer zeil voor São Salvador, waar hij op 18 april werd verrast door de aanwezigheid van de vloot van Don Fadrique de Toledo, die de stad aan het belegeren was. Hein was veel te zwak om de stad te hulp te schieten en wist de hulpvloot van admiraal Boudewijn Hendrickszoon niet te vinden. Die zou pas vijf weken later op 26 mei arriveren vanuit Nederland, niet op de hoogte van de herovering. Op 5 mei vernam Hein dat de stad gevallen was en voer terug naar Nederland, zodat ook de hulpvloot niet sterk genoeg zou zijn Bahia opnieuw te veroveren.

Bahia werd op 30 april 1625 na een beleg overgegeven aan de te hulp geschoten Spaanse vloot. (De Spaanse bevelhebbers kregen het nieuws over de verovering een maand eerder dan de Nederlanders, waardoor die te laat kwamen met een hulpvloot om San Salvador te beschermen tegen de herovering).

In juli kwam Hein weer thuis; op 9 augustus bracht hij verslag uit aan de Staten-Generaal waarop hem een gouden ereketting (tweehonderd gulden waard) met gouden medaille (honderd gulden) werd verleend. Datzelfde jaar liet hij zijn portret schilderen door Jan Daemen Cool, waarvan nog enkele kopieën bestaan. Een echte heldenontvangst viel hem echter niet ten deel, wat hem blijkens een latere reactie toch gestoken moet hebben