Luego de su viaje a California, Vicente Pérez Rosales regresó a Chile en 1850 y se insertó en los círculos políticos más importantes de la elite nacional a través de sus contactos con diferentes figuras públicas, entre ellas, el propio presidente de la República Manuel Montt Torres (1809-1880). Desde esa posición de privilegio, fue nombrado en 1851 como Agente de Colonización por el presidente Montt, en desmedro del desaparecido Bernardo Eunom Philippi (1811-1852), quien comenzó el proceso de colonización en el sur del país.

Desde entonces, Pérez Rosales dirigió la tercera etapa de colonización de los territorios de Valdivia, Osorno y Llanquihue con el asentamiento de ciudadanos alemanes. Esta etapa fue planificada desde las instituciones del Estado, específicamente desde el Ministerio del Interior y bajo la Ley de Colonización entre 1851 y 1859, periodo en que también fue designado Cónsul de Chile en la ciudad de Hamburgo, cargo que ejerció también en otras ciudades europeas.

Estuvo a cargo de contactar a los colonos alemanes a través de la embajada y consulado de Chile, de su traslado y posterior reubicación. Para ello negoció la adquisición de territorios en diferentes lugares de la provincia de Valdivia, además de ocupar las tierras fiscales disponibles. Así, entregó terrenos en los llanos de Osorno, los contornos del Lago Llanquihue, en la antigua localidad de Melipulli, renombrada y refundada como Puerto Montt en 1853 en honor al presidente, y fundó la localidad de Puerto Varas, en honor al ministro Antonio Varas de la Barra (1817-1886). Participó activamente en la división de las provincias de Valdivia y Chiloé, de la definición legal de Llanquihue como terreno de colonización y de la creación de la provincia de Llanquihue.

Como parte de su labor, redactó varios textos de carácter propagandístico, dedicados tanto al público en general como al gobierno y a las autoridades europeas, en los que escribió sobre las características del territorio a colonizar, sus recursos, los avances de la experiencia colonizadora, los diferentes problemas que debió afrontar y comparaciones con otros países que habían llevado a cabo procesos parecidos. Su experiencia en Estados Unidos y los conocimientos que adquirió al ver la colonización de California fueron fundamentales en ese sentido.

Rosales sostuvo la idea de llevar a cabo ese proceso en Chile de manera ordenada y selectiva para afrontar los posibles problemas sociales suscitados de una colonización descontrolada como la que observó y experimento en el país norteño.

El primero de esos escritos fue Memoria sobre la colonización de la provincia de Valdivia (1852), en el que comentó la historia del proceso de colonización desde los primeros pasos dados por los hermanos Philippi, hasta sus primeras gestiones como Agente. Abordó la composición de la población local, la forma en que se adaptaron los primeros colonos, sus actividades económicas y los recursos explotados y explotables. Hizo una descripción geográfica, del clima y dio cuenta de los problemas con la definición de sus límites, la existencia de indígenas y los problemas que surgieron al momento de acceder a los terrenos para colonizar, puesto que las tierras fiscales eran pocas y el resto se encontraba en posesión de particulares, incluyendo a las comunidades indígenas que tenían sus propias pertenencias.

Dos años después publicó otro texto sobre migración titulado Memoria sobre emigración, inmigración y colonización (1854), dedicado al ministro Varas. En dicha Memoria abordó en general el tema de la migración, con una introducción histórica sobre el mismo a nivel mundial, en la que señaló el movimiento migratorio como una actividad natural del ser humano y definió los distintos tipos de colonias (mineras, de pescadores, agrícolas-ganaderas y penales); explicó lo equivocado de la idea del despoblamiento de los territorios del sur de Chile, los que estaban ocupados por chilenos e indígenas; de las características de la migración en Estados Unidos y los elementos negativos de la misma; y también sobre el tipo de migrante que debía llegar a Chile, poniendo énfasis en agricultores, artesanos y familias con cierto capital económico.

Para Pérez Rosales el mejor método de migración era a través del contrato formal y por escrito de los colonos, por sobre la migración libre y sin control estatal. Respecto al aporte de los alemanes señaló que "solo han bastado tres años al inmigrado alemán para sacar a Valdivia del estado de postración en que se hallaba, y para lanzarla en la vía del progreso, de la cual le será muy difícil retrogradar. La inmigración labriega, de más sólidas ventajas que la anterior, más útiles a la humanidad en general, pero de efectos más tardíos, necesita también más alicientes que aquella para cimentarse." (Pérez Rosales, Vicente. Memoria sobre emigración, inmigración y colonización, dedicada al Sr. D. Antonio Varas. Santiago: Imprenta de Julio Belin y Cía., 1845, p. 37).

En 1857, como Cónsul en Hamburgo, publicó en francés y luego alemán su texto Ensayo sobre Chile -publicado en español en Santiago en 1859-, con la finalidad de exponer al país frente a Europa y presentarlo como una nación moderna y capacitada para recibir a los colonos que quisiesen llegar a través de su programa de migración. Fue el libro más completo de aquella época relacionado con Chile, donde señaló sus límites, el clima y su actividad sísmica y volcánica; su población y distribución, recursos naturales y producción; su forma de inserción al sistema capitalista, la administración política del país y nueve capítulos dedicados a describir las provincias desde la colonia de Magallanes hasta el desierto de Atacama. Todo lo anterior fue acompañado por detallados cuadros estadísticos en los que reflejó cuantitativamente su examen previo del país.

Al respecto, se ha escrito sobre la obra de Pérez Rosales que "el libro es un sueño de futuro compartido por muchos de sus conciudadanos: europeizar (política y cultural), y norteamericanizar (económicamente) a Chile. Por esta razón la obra fue recibida positivamente por el Estado probando la importancia que en ese momento se otorgaba a la inmigración, pero también porque el libro ponía al día cuestiones estadísticas." (Pinedo, Javier. "Un hombre de este mundo. Vicente Pérez Rosales y el Ensayo sobre Chile", en Ensayo sobre Chile, Santiago de Chile: Cámara Chilena de la Construcción: Pontificia Universidad de Chile: Dirección de Bibliotecas Archivos y Museos, 2010, p. 14).

En ese sentido, Ensayo sobre Chile debía ser leído en conjunto con Manual del ganadero chileno (1858) y Cuadros cronológicos de la historia antigua y moderna de Chile y el Perú (1862), uno confeccionado como un manual de recomendaciones para los colonos agricultores en pos del desarrollo pleno de esa actividad (Pinedo, p. 11), y el otro como una guía historiográfica respecto del país a colonizar, con el objeto de "facilitar el estudio de la historia, descargando la memoria del ingrato trabajo de acumular fechas" con cuadros de la Historia Antigua y Moderna de Chile y explicaciones sobre su estructura y "modo de usarlo", con el que los colonos podían interiorizarse de manera rápida y fácil sobre la Historia del país.

Años después, retirado de la actividad colonizadora, Vicente Pérez Rosales publicó otra de sus obras relacionadas con la migración, esta vez a modo de memoria y resumen sobre su trabajo en Llanquihue. Dicho trabajo llevó como título La colonia de Llanquihue (1870), en el que reflexionó sobre ciertas ideas acerca de la instauración de la colonia alemana en el sector del Lago Llanquihue. Igualmente, en 1882 incluyó en su libro Recuerdos del Pasado cinco capítulos dedicados a su obra como Agente de la Colonización.