Em 1637 chegava a Recife o conde alemão João Maurício de Nassau nomeado governador e chefe militar do novo território holandês. Sendo ele um hábil administrador, empréstimos foram concedidos aos senhores de engenho que, assim, puderam reativar a produção açucareira. Lutando militarmente contra os portugueses, os holandeses conseguiram estender o seu domínio territorial até o Ceará ao norte, e até o rio São Francisco ao sul, mesmo após o término da União Ibérica. Por terem interesse nos escravos negros, na África eles tomaram posse de Elmina (São Tomé e Príncipe) e de Angola, dos portugueses.
Tendo formação humanística – e esse foi um traço que o diferenciou -, Nassau urbanizou Recife, construiu edificações marcantes e uma ponte nos moldes das de Amsterdã entre o Recife Velho, o porto, e a ilha de Santo Antônio onde ficava a Residência do Conde. Também concedeu liberdade religiosa e de culto para católicos, calvinistas e judeus. Durante seu governo se instalou a primeira sinagoga do Novo Mundo. Porém, para o Brasil Colônia essa incursão holandesa foi o maior conflito político-militar na fase da Restauração Pernambucana.
Uma medida pessoal de Nassau, apoiada pelo culto geógrafo e diretor da CIO, Joannes de Laet (1581-1649), tão humanista quanto Nassau, foi incluir na sua corte uma missão cultural composta por artistas e cientistas para estudar a natureza brasileira, sua flora, fauna e população nativa, e retratar o cotidiano. Dessa missão fez parte o cosmógrafo e naturalista Jorge Marcgrave.
Nassau foi elogiado como administrador hábil e prudente. Seu governo teve êxito. Mas em meados do século 17, a CIO deu sinais de falência. Já se tornara incapaz de financiar a colonização do nordeste brasileiro. Por isso começou a cobrar aquele empréstimo feito inicialmente aos senhores de engenho, o que provocou forte revolta. A situação piorou quando o próprio Nassau pediu demissão e voltou à Holanda.
