Su vida y aventuras han servido de inspiración para varios autores. Para algunos historiadores, Cochrane es uno de los militares más valerosos y audaces que lucharon en las guerras de independencia de América.
En 1812 Cochrane se casó, contra los deseos de su familia, con Catherine "Kitty" Celia Barnes, una dama de madre española. Como consecuencia, Cochrane perdió la herencia familiar. De ese matrimonio nació Thomas Barnes Cochrane, 11° earl de Dundonald. Kitty acompañó a Cochrane en sus numerosos viajes, después que él dejara Inglaterra. El gobierno chileno, inmerso en la pobreza post-independencia, había realizado esfuerzos inauditos para equipar la nueva escuadra, proveyéndola de municiones, víveres y todo lo necesario para su funcionamiento. El problema más difícil fue el de encontrar marineros aptos para la navegación y la guerra. Se tenía el mal antecedente de la escuadra de Manuel Blanco Encalada (formada principalmente por piratas y prisioneros) en la que había pésima disciplina. Se optó esta vez por campesinos y soldados, totalmente diferentes a la vida de mar, pero los resultados fueron excelentes. «Desde que nos hemos visto libres de presidiarios, parece que reina el buen humor y la alegría entre los marinos chilenos, quienes, vestidos como están ahora de uniforme, parecen de otra clase de seres». El objetivo de Cochrane era iniciar acciones navales para destruir la escuadra española que estaba apostada en el fondeadero del Callao y difundir la propaganda patriota.
En enero de 1819, Cochrane hizo una primera incursión en aguas peruanas, llegando a bloquear y bombardear el Callao y arrebatarle varios buques a los españoles, entre ellos a la goleta Moctezuma. También pasó y ocupó por algún tiempo y luego de derrotar a los destacamentos realistas de la zona, los poblados de Huacho, Huaura, Supe (cuyo cabildo declaró su independencia), Huarmey y Paita. En estos puntos sus comisionados distribuyeron propaganda patriota y cartas a importantes personalidades criollas para que se adhieran a la causa emancipadora, varios hombres se plegaron por estos hechos a la causa patriota. Cumplida su misión Cochrane regresó a Valparaíso en junio.
En septiembre de 1819 volvió a salir Cochrane de Valparaíso con rumbo nuevamente al Callao para iniciar el segundo bloqueo del Callao y lograr destruir la escuadra española, zarpo con el navío San Martín, las fragatas O’Higgins (ex María Isabel) y Lautaro, la corbeta Independencia y el 14 del mismo mes lo hizo el bergantín Araucano.
En el Callao, la Fortaleza del Real Felipe estaba guarnecida por 3000 hombres. Además, empalizadas resguardaban la escuadra realista, compuesta por las fragatas Esmeralda y Venganza, la corbeta Sebastiana y los bergantines Pezuela y Maipú, 30 lanchas cañoneras y unos tres o más buques mercantes armados. Esta escuadra española estaba al inicio de las operaciones de Cochrane al mando del brigadier real Antonio Vacaro.
Cochrane, para atacar el puerto, había diseñado un hábil (incluso fantástico) plan: la utilización de cohetes “Congreve”. Estos no dieron el resultado esperado, situación que Cochrane atribuyó al hecho de que el gobierno de Chile los hizo construir por prisioneros monarquistas, los que tomaron la oportunidad para sabotearlos. Sin embargo, la escuadra bloqueó el puerto y, luego de algunos combates, apresó algunos buques. Luego Cochrane levanto el bloqueo para ir en busca de una fragata de guerra avistada anteriormente en las cercanías del Callao y que provenía de Cádiz, la Prueba que era parte de la ya anunciada división naval enviada a las costas del Pacífico para reforzar la escuadra española, pero de las cuales solo la fragata Prueba y el mercante Primorosa Mariana sobrevivieron al viaje, como luego se enteraría Cochrane.
Cochrane decidió dividir su flota en dos partes, una bajo su mando directo que se dirigiría al norte y otra al mando de su subalterno Martín Guise que iría al sur. Es así que en su viaje al norte lograría conseguir varias presas en el puerto de Guayaquil, mientras que Guise se dirigió a Pisco para conseguir provisiones pero teniendo antes que desembarcar la infantería de marina para desalojar a la guarnición realista del lugar consiguiéndolo y ocupando el puerto por unos días. Cochrane dio por terminada esta fase de las operaciones, enviando el resto de la flota a Valparaíso y sólo quedándose con la fragata O´Higgins ya que tenía planeado atacar el sistema de fuertes de Valdivia, en el sur de Chile.
En estas operaciones, Cochrane no concluyó todos sus planes debido a los pocos elementos con los que contaba, las restricciones de cómo actuar en campaña que le impuso el ministro de guerra José Ignacio Zenteno y también porque todo el dinero iba para financiar una expedición de mucha mayor envergadura. Pese a esto, confinó y debilitó a la escuadra española en el Callao y provocó incertidumbre entre los españoles, que ya no podían lanzar expediciones para reconquistar territorios. ronto, bajo las órdenes del Director Supremo de Chile, Bernardo O'Higgins, Cochrane se unió a las fuerzas independentistas chileno-argentinas comandando la escuadra que tenía por misión eliminar el poder realista asentado en el Virreinato del Perú. Cochrane tomó su posición desde el buque insignia, la O’Higgins, transportando a las fuerzas expedicionarias bajo el mando del general José de San Martín.
El plan general de San Martín era rodear y sitiar el complejo militar de Lima y el Callao, a la espera de un alzamiento independentista que forzara la rendición de las fuerzas monárquicas. San Martín consideraba que la plaza era demasiado fuerte para un ataque frontal y que tal ataque, en el mejor de los casos, causaría pérdidas considerables tanto militares como civiles: el virrey disponía de veinte mil soldados y las fortificaciones eran consideradas las más fuertes de América del Sur, con cientos de cañones, ciudadelas, fortines, murallas con muchos torreones (ver Murallas de Lima).
De acuerdo al plan, un destacamento desembarcó en Pisco, al sur de Lima, desde donde se dirigió a esa ciudad. El resto de la expedición continuó hacia el norte. Cochrane ordenó que pasaran a la vista del Callao y así, frente a la muchedumbre que observó, desfilaron las ocho naves de guerra y dieciséis transportes de la Flota Libertadora. A comienzos de noviembre, el resto de las tropas de tierra desembarcaron en Huacho, al norte de Lima. Cochrane volvió a bloquear por tercera vez el puerto del Callao e ideo nuevas formas de atacar los fuertes y a la escuadra española.
Ese puerto estaba fuertemente defendido y se consideraba inexpugnable a todo ataque que los independentistas pudieran montar, dado que sus fuertes principales contaban con trescientos cañones5 junto a un sistema de cadenas que eran inspeccionadas cada hora y que impedía el acceso al puerto mismo, a menos que sus defensores las retiraran.
Cochrane a pesar de eso penetró el puerto con catorce botes a remo y capturó a la fragata Esmeralda, a la sazón el buque insignia español y el más poderoso en el Pacífico5 poniendo así fin al dominio marítimo español en la región. En el combate que tomó lugar a bordo de la Esmeralda, Cochrane fue herido dos veces, una de gravedad, con una bala de mosquete que penetró cerca de la columna vertebral. Esa herida le causó problemas durante su retiro.Ver video documental sobre la captura de la fragata Esmeralda en el puerto del Callao. Cochrane mantuvo un fuerte bloqueo en el Callao hasta que capturó y hundió la flota que se encontraba en ese puerto y también persuadir la rendición del puerto, lo que se produjo el 19 de septiembre de 1821.
Cochrane también durante estas acciones convenció al general San Martín de llevar a cabo una expedición militar al sur peruano que estaría comandado por el teniente coronel Guillermo Miller, y que Cochrane lo apoyaría desde la costa. Durante la expedición éstos lograron tomar varios puertos y ciudades. Además de plegar a varios hombres a la causa patriota.
Con posterioridad a la toma de Lima y la rendición del Callao, algunos problemas entre Cochrane y San Martín se hicieron presentes, tanto porque Bernardo de Monteagudo y el propio San Martín querían "peruanizar" la escuadra chilena, como porque Cochrane resentía disciplinarse a "un intelecto militar inferior como el de San Martín" y porque no se habían pagado sueldos como se había acordado antes de que saliera la expedición de Chile.
Con la cuestión de la falta de pagos a los marinos de la escuadra, Cochrane incautó los tesoros públicos depositados por San Martín a bordo de una goleta anclada en el Puerto de Ancón. Cochrane solo se limitó a tomar el sueldo para los marinos con el objeto de apaciguar y evitar un motín de sus hombres por lo que dejó intacto el resto del dinero. Pero San Martín, molesto por lo sucedido, ordenó que la escuadra se retirara de las costas del Perú sin permitirles suministros.
Cochrane se marchó de las costas peruanas para perseguir a los últimos buques de guerra españoles que aun quedaban.
