Já em 1615, o governador do Rio de Janeiro, Constantino Menelau, associou-se secretamente aos ingleses para traficar pau-brasil em Cabo Frio. Neste mesmo ano, o governador foi obrigado a combater navios holandeses que aportavam na região. Voltou a Cabo Frio para expulsar os ingleses que o haviam enganado e construiu uma fortaleza-feitoria na ilha, utilizada anteriormente pelos portugueses e franceses, junto ao porto da barra de Araruama.

Finalmente, Constantino Menelau recebeu ordens do Rei Filipe III de Espanha, para mais uma vez retornar a região e estabelecer uma povoação. Em 13 de novembro de 1615, junto a barra de Araruama, com a ajuda de quatrocentos homens brancos e índios catequizados, levantou a Forte de Santo Inácio do Cabo Frio e fundou o município de Santa Helena do Cabo Frio, a sétima mais antiga do Brasil.

Em 1616, Estêvão Gomes, rico fazendeiro e comerciante de escravos africanos no Rio de Janeiro, foi nomeado capitão-mor de Cabo Frio e transferiu o sítio da povoação colonial para o atual bairro da Passagem, rebatizando-a como cidade de Nossa Senhora da Assunção do Cabo Frio. Iniciou-se também o desmonte da Fortaleza de Santo Inácio, e simultaneamente a construção do Forte de São Mateus de Cabo Frio, terminado em 1620. Deu início, ainda a veloz distribuição das terras continentais para meia dúzia de amigos e apadrinhados influentes, favorecendo a formação de latifúndios.

Em 1617, Estêvão Gomes apoiou o estabelecimento da Aldeia de Índios de São Pedro do Cabo Frio pelos Jesuítas, que abrigou 500 tupiniquins catequizados, com o objetivo de evitar desembarque inimigo europeu na costa. As manobras integradas pela infantaria indígena de São Pedro e pela guarnição da fortaleza da barra derrotam tentativas de desembarque inglês e holandês em 1617, 1618 e 1630, abrindo as portas para elevação do município à sede da Capitania Real do Cabo Frio em 1619 e a conquista do norte fluminense, com a submissão dos índios goitacazes a partir de 1631.

Os poucos habitantes do município passaram a se dedicar a pesca e a exploração das salinas naturais da lagoa, enquanto os latifundiários continentais, especialmente jesuítas e beneditinos, estabeleceram fazendas de gado em Bacaxá, Parati, São Mateus, Búzios e Macaé, onde africanos e índios catequizados trabalhavam e se dedicavam a agricultura, pesca caça e coleta de substâncias.

Ainda pelo ano de 1617, o Jesuíta João Lobato manda assentar quinhentos índios Tupinambás, do Espírito Santo, na ponta da Jacuruna, onde então fundou a Aldeia de São Pedro. Em 1619, o governo da metropole criou a Capitania Real de Cabo Frio, que ficou diretamente subordinada à autoridade colonial da Bahia e totalmente independente da capitania do Rio de Janeiro.

A parte norte do seu território, justamente onde viviam os Goitacazes, foi então comprada do herdeiro da capitania de São Tomé, cujos limites iam do rio Paraíba do Sul até o rio Macaé; e a parte sudoeste, que já havia sido conquistada de São Vicente, durante a fundação do município de Cabo Frio, cujos limites direcionavam de Ponta Negra e Saquarema até o rio Macaé.

A instabilização na região perdura até 1625, quando o governador da capitania do Rio de Janeiro, Martim Correa de Sá, doa uma gigantesca sesmaria localizada entre os rios Macaé e Paraíba do Sul então pertencentes a jurisdição de Cabo Frio aos chamados "Sete Capitães".

Em 1630, logo após os índios Tupinambás radicados em São Pedro terem destruído algumas aldeias Goitacazes, simultaneamente, os portugueses do Espírito Santo aniquilarem de forma cruel grupos desssa mesma nação étnica, passou então o esbulho às terras da capitania de Cabo Frio.

Com a região norte desimpedida e como os Jesuítas tinham não só uma visão bem mais aguçada e eram também muito bem informados, passaram então a exigir o seu quinhão, e pedem a capitania do Rio de Janeiro duas sesmarias e logo são atendidos; sendo uma localizada entre o rio das Ostras e o rio Macaé e logo em seguida levantam a fazenda visando a criação de gado e agricultura e a igreja de Santana; a Segunda sesmaria que havia sido pedida em nome dos índios Tupinambás de São Pedro e de muitos índios Goitacazes que aquela altura já viviam na Aldeia, terras entre os rios Macaé e Paraíba do Sul, sobrepondo-se aos limites da sesmaria que se havia sido concedida aos "Sete Capitães". O relativo sucesso da colonização rural da Capitania contrastava com o fracasso urbano que impedia novos investimentos em Cabo Frio.

Entre 1620 e 1630, os primeiros pescadores portugueses que se radicaram na povoação, retiraram-se procurando uma vida melhor nas barras dos rios Macaé e Paraíba do Sul. Nessa época, em torno de 1640, ocorreu a libertação de Portugal do domínio espanhol. Ainda em 1645 a situação continuava difícil e mesmo os degredados, que vieram do Rio de Janeiro para povoar o município, fogem para os Campos de Goytacazes a procura de terras devolutas e trabalho livre.

A vila de Cabo Frio inviabilizara-se porque a barra de navegação estava semi-entupida, a fortaleza sem guarnição e armamento, o monopólio real proibia a comercialização do pau-brasil e sal, a arrecadação dos dízimos era feita pelo Rio de Janeiro, não havia serviço religioso cristão, o capitão-mor concentrava os poderes militar, executivo, legislativo e judiciário e o núcleo da Passagem era invadido esporadicamente pelas águas das marés de lua.