Ce ne sont pas les premiers indigènes qu'il rencontre. En effet, le 12 juin, il en avait vus qui étaient venus de l'intérieur pour chasser le loup marin, probablement des Béothuks, aujourd'hui disparus. Au début de juillet, il en avait également aperçu sur la côte de l'Île du Prince-Édouard. Le 7 juillet, dans la baie des Chaleurs, il avait fait la traite avec des Micmacs. Ceux qu'il rencontre à Gaspé sont des Iroquois laurentiens, venus en grand nombre pour la pêche annuelle. Cette nation, considérée comme la maîtresse du Saint-Laurent, entre dans l'histoire. Les hommes de Cartier offrent des présents aux Iroquois qui les acceptent avec joie. Le 24 juillet, sur la pointe Penouille, Cartier fait dresser une croix de 30 pieds, aux armes de la France. L'importance de la cérémonie fait comprendre que la croix marque la prise de possession du pays au nom de François 1er. Le chef Donacona s'interpose: il vient à proximité du bateau avec son frère et ses fils pour effrayer les étrangers. On feint de lui offrir une hache mais comme il veut la prendre, on retient son embarcation et on le force à monter à bord du navire. Cartier les rassure et propose d'emmener deux fils de Donnacona, Domagaya et Taignoagny, et promet de les ramener. Les deux serviront un jour d'interprètes. Cartier sort de la baie de Gaspé le 25 juillet.

- Cartier érige une croix -

Au lieu de virer à l'Ouest, il vire à l'Est, ne croyant voir dans le détroit large de 40 milles, entre la Gaspésie et Anticosti, qu'une « terre rengée, faisant une baye, en manière de demy cercle ». Cartier a malheureusement raté la découverte d'un fleuve qui l'aurait conduit à l'intérieur du continent. Jusqu'au 29 juillet, il longe et contourne l'île d'Anticosti qu'il prend pour une presqu'île. Du 1er au 5 août, il cherche à voir s'il est dans une baie ou dans un passage pour finalement se rendre compte que la terre se rabat au sud-ouest. Encore une fois, il passe près de la découverte du fleuve mais le mauvais temps se met de la partie et Cartier se retire. Après une rencontre avec des Montagnais à la pointe de Natashquan, il file tout droit sur Terre-Neuve et, le 15 août, il entreprend le voyage du retour, accompagné de Domagaya et Taignoagny, des Amérindiens qui lui seront très utiles dans ses prochains voyages.

- Carte du premier voyage -

- Conclusion du premier voyage -

Cartier fut le premier à faire le tour du Golfe du Saint-Laurent. Peut-être Jean Cabot, les Corte-Real et Fagundes l'avaient-ils découvert avant lui mais aucun document ne le prouve. Découvreur du golfe, dont il dressa la carte, Cartier avait entrevu l'arrière-pays. Ses connaissances géographiques restaient cependant limitées car il n'avait pas aperçu le passage entre Terre-Neuve et le Cap-Breton, il a pris les Îles de la Madeleine pour de la terre ferme et n'a pas découvert l'entrée du fleuve. D'après Cartier, cette mer ne possède qu'une seule issue certaine, le détroit de Belle-Isle, et une autre possible qu'il n'a pas examinée, au nord de l'île d'Anticosti.

Cartier a découvert une mer intérieure, exploré un pays nouveau, a créé une alliance avec des indigènes venus de l'Ouest, avait la possibilité immédiate de pénétrer plus avant. Avec le concours de deux Amérindiens qui apprennent à s'exprimer en français, la possibilité d'une seconde expédition est maintenant envisageable, même s'il n'avait encore trouvé ni or ni métaux précieux. Rentré à Saint-Malo le 5 septembre 1534, il reçoit dès le 30 octobre une nouvelle commission pour achever sa découverte, et François 1er verse 3000 livres dans l'entreprise.