Después del gobierno de Tomé de Sousa, Portugal enfrentó un grave problema en Río de Janeiro. La invasión de los franceses y su alianza con los indios de la región tomó una proporción significativa, convirtiéndose en una amenaza para el dominio portugués. El principal logro del tercer gobernador general de Brasil, Mem de Sá, fue precisamente la expulsión de los franceses y el control de la situación.
Mem de Sá asumió el gobierno de la colonia en 1558 y continuó gobernando durante 15 años. Lo primero que hizo fue sortear la situación de la invasión francesa. En un primer ataque, Mem de Sá logró destruir el fuerte de Coligny, sin embargo no fue suficiente para ganar la disputa. Así, el 1 de marzo de 1565, el sobrino de Mem de Sá, Estácio de Sá, fundó la ciudad de São Sebastião, que se convirtió en la base de operaciones en la lucha contra los franceses. El desenlace del caso se produjo únicamente con la ayuda de tropas del gobernador y de la región de São Vicente y de los indios Temiminos de Espírito Santo, donde se logró la expulsión definitiva de los extranjeros.
En 1563, los jesuitas José de Anchieta y Manuel de Nóbrega lograron establecer una paz entre los indios Tamoio y los portugueses, la llamada Paz de Iperoig. El fin del conflicto entre los indios Tamoio y los portugueses fue importante para permitir la supervivencia del Colégio de São Paulo y la permanencia de los colonizadores en la región.
Aunque Mem de Sá ha vivido con graves problemas, como el hambre y la viruela en Bahía, su gobierno estuvo marcado por una relativa paz y prosperidad. En 1572, Mem de Sá decidió dejar el gobierno general y regresar a Portugal. Ese mismo año murió. Después de su muerte, Brasil se dividió en dos gobiernos: el Norte, con sede en Salvador, y el Sur, con sede en Río de Janeiro.
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