Nacido en Feardos,^[1]​ parroquia perteneciente al concejo de Gomesende (Orense), fue hijo de Diego Sarmiento de Sotomayor y Bazán, señor de Feardos, de Gomesende, de Paradas y del Valle de las Achas en la jurisdicción de La Cañiza (Pontevedra)^[1]​^[2]​ y Ángela de Araújo Pimentel y Sotomayor, de la Casa de Teanes.

Comenzó su carrera militar en su Galicia natal. Desde el puerto de La Coruña se embarcó con su pariente Diego Sarmiento de Sotomayor, I conde de Salvatierra, en la expedición de la Armada Invencible.

Pasó a las tierras de la actual Colombia, donde fue nombrado contador mayor de Cartagena de Indias en 1601.^[3]​ Un año más tarde solicitó se le concediese un hábito de orden y el corregimiento de San Marcos de Arica,^[4]​ pero no fue hasta 1606 que le fue concedido el cargo de gobernador y capitán general de Cartagena de Indias de forma interina, por la muerte en el cargo de Jerónimo de Zuazo y Casasola.

En 1610 fue nombrado gobernador y capitán general de Popayán. Durante su mandato se llevó a cabo la conquista y población de la provincia de las Barbacoas (1611), sometiendo a los indígenas barbacoas en una extensión de 200 leguas a la redonda, y gastó grandes cantidades, incluso de su hacienda personal, en la reducción de los indígenas pijaos, que tras la conquista del Nuevo Reino de Granada habían huido a Popayán.^[5]​^[6]​ Allí fundó las ciudades de San Francisco Sarmiento y Santiago de Sotomayor.

Defendió la isla de Santa Marta de los ingleses que la tenían sitiada con seis navíos, y abrió paso al comercio de Perú por Quito. Juan González de Mendoza, obispo de Popayán, le acusó de conjurar contra él, y de instigar su intento de asesinato en 1615.^[7]​

En 1616 se le concedió el hábito caballero de la Orden de Santiago.^[8]​ Más tarde se trasladó a la actual Bolivia, donde fue corregidor de Potosí (1619)^[9]​ y de La Plata. Propuesto para el cargo de gobernador y capitán general de Panamá en 1627, no fue elegido entre los cuatro candidatos.^[10]​ Tres años más tarde fue nombrado corregidor de Cuzco (1630),^[11]​ gobernador de la provincia de Collaguas, y alguacil mayor de la Inquisición de Lima (1639),^[1]​ vara por la que Juan de Espinosa le demandó por enajenación de oficios.^[12]​

Contrajo matrimonio con Catalina de Barros y Peláez de la Guerra, hija de José de Barros y Montalvo y de Luisa Peláez de la Guerra y de la Vega, de la cual tuvo por hijos a:

• Agustín Sarmiento de Sotomayor, caballero de la Orden de Santiago, I vizconde del Portillo, elevado a conde del Portillo.
• María Magdalena Sarmiento de Sotomayor, casada con Francisco Gutiérrez Flores de Montenegro, hermano del primer vizconde de Peñaparda de Flores, y tataranieto del capitán Hernando de Montenegro, conquistador del Perú, de quienes hubo sucesión que continuó en el vizcondado.

• El Padre Maestro Frai Felipe de la Gandara. Triunfos y Hechos Heroicos de los Hijos de Galicia. Madrid: Pablo del Val, 1672.