Panaman kanavayhtiön mentyä konkurssiin vuonna 1888 petossyytteiden takia Bunau-Varilla jäi jumiin Panamaan. Hän yritti löytää uuden tavan rakentaa kanava. Kun uusi Panaman kanavayhtiö syntyi hänen kotimaassaan Ranskassa, Bunau-Varilla purjehti kotiin ostettuaan suuren määrän osakkeita. Kuten de Lessepsin yhtiö oli aiemminkin tehnyt, Uusi Panaman kanavayhtiö luopui kuitenkin pian yrityksistä kanavan rakentamiseksi. Se myi Panamassa sijaitsevan maan Yhdysvalloille siinä toivossa, ettei yhtiö epäonnistuisi täysin. Yhdysvaltain presidentti Grover Cleveland, anti-imperialisti, vältti kanavakysymyksen. Kun kannustavampi Theodore Roosevelt nousi presidentiksi vuonna 1901, kanavan suunnittelu aloitettiin uudelleen Yhdysvalloissa. Bunau-Varilla edisti tarmokkaasti Panamaan rakennettua kanavaa. Uuden Panama Canal Companyn newyorkilaisen asianajajan William Nelson Cromwellin avustuksella hän taivutteli hallituksen valitsemaan Kanavapaikaksi Panaman, toisin kuin suositun vaihtoehdon, Nicaraguan. Kun vastustajat ilmaisivat kiinnostuksensa rakentaa kanava Nicaraguan läpi, joka oli poliittisesti vähemmän tulenarka valtio, Bunau-Varilla lobbasi aktiivisesti Yhdysvalloissa, esimerkiksi jakamalla senaattoreille Nicaraguan postimerkkejä, joissa oli röyhtäileviä tulivuoria. Liikemiesten, viranomaisten ja amerikkalaisten lobbauksen avulla Bunau-Varilla sai Yhdysvaltain kongressin myöntämään 40 miljoonaa dollaria uudelle Panaman Kanavayhtiölle vuoden 1902 Spooner-lain nojalla. Varojen ehtona oli neuvotella sopimus Kolumbian kanssa maan antamisesta kanavalle sen alueella Panamassa.
Panaman erottaminen Colombiaeditistä
Kolumbia allekirjoitti vuonna 1903 Hay–Herránin sopimuksen, jossa se luovutti maata Panamasta Yhdysvalloille kanavaa varten, mutta Kolumbian senaatti hylkäsi ratifioinnin. Bunau-Varillan yritys oli vaarassa menettää Spooner Actin 40 miljoonaa dollaria, ja hän laati Panaman juntojen kanssa suunnitelmia New Yorkissa sodan varalle. Sodan aattoon mennessä Bunau-Varilla oli jo laatinut uuden valtion perustuslain, lipun ja sotilaallisen perustamisen ja luvannut kelluttaa koko hallituksen omalla shekkivihollaan. Panaman vallankumousneuvosto hylkäsi myöhemmin Bunau-Varillan lipun suunnittelun sillä perusteella, että sen suunnitteli ulkomaalainen. Vaikka hän valmistautui pienimuotoiseen sisällissotaan, väkivalta oli vähäistä. Kuten lupasin, presidentti Roosevelt asetti väliin USA: n. laivasto-osastoa Kolumbian Kannaksen eteläpuolella olevien joukkojen ja Panaman separatistien välillä.
Yhdysvaltain kanaali–alueen hallinta
Bunau-Varilla oli Panaman Yhdysvaltain-suurlähettiläänä täysivaltaiset valtuudet presidentti Manuel Amadorilta. Koska häneltä puuttui Panaman hallituksen virallinen suostumus, hän aloitti neuvottelut Yhdysvaltain ulkoministerin John HAYn kanssa Panaman kanavan alueen luovuttamisesta Yhdysvalloille. Yksikään Panamalainen ei allekirjoittanut Hay–Bunau-Varilla-sopimusta, vaikka se ratifioitiin Panamassa 2.joulukuuta 1903. Bunau-Varilla oli saanut lähettilään virkansa kapinallisille annetulla taloudellisella tuella, hän ei ollut asunut Panamassa seitsemäntoista vuotta, eikä hän koskaan palannut, mikä johti syytteeseen, että hänet ”nimitettiin ministeriksi kaapelikanavalla”. Panamalaiset paheksuivat pitkään hänen petettyä luottamustaan, jonka Panaman uudet viranomaiset panivat häneen. Sopimus purettiin lopullisesti Torrijos-Carter-sopimuksilla vuonna 1977.