كانت المتاحف ومقتنيات التاريخ الطبيعي من التسليات الشائعة في القرن التاسع عشر. في التوسع الأوروبي والبعثات البحرية وُظف خبراء تاريخ طبيعي وأمناء متاحف ضخمة تعرض عينات محفوظة وأخرى حية من التنوعات الحيوية. تشارلز داروين كان خريج إنجليزي تعلم وتدرب في مجالات علم التاريخ الطبيعي. والمؤرخون الطبيعيون كانوا يجمعون مقتنيات العينات هذه ويفهرسونها ويصفونها ويدرسونها. وقد وُظف تشارلز داروين خبير تاريخ طبيعي على متن سفينة بيغل، التي عينت للقيام ببعثة حول العالم لمدة خمس سنوات. وقد قام داروين خلال رحلته بمراقبة الكثير من الكائنات الحية وتجميعها لكونه مهتماً جداً بالأشكال المتنوعة للحياة على طول سواحل أمريكا الجنوبية وجزر غالاباغوس المجاورة.لقد حصَّل داروين خبرة واسعة مع تجميعه ودراسته للتاريخ الطبيعي للكائنات الحية من الأماكن البعيدة. ومن خلال دراسته، صاغ فكرة أنَّ كل نوع كان قد تطور من أسلاف ذوي ميزات مشابهة. وفي عام 1838، شرح كيف تؤدي إلى ذلك عملية سماها الاصطفاء الطبيعي.حجم أي تجمع يتعلق بعدد ومدى توفر الموارد التي بإمكانها دعمه. من الضروري توفر تكافؤ أو توازن بين حجم التجمع والموارد المتاحة كي يتبت التجمع على نفس الحجم على مر السنوات. وبما أنَّ الكائنات الحية تنتج عدداً من النسل أكبر من أن تقدر البيئة على إعالته، فلن يستطيع كل الأفراد من كل جيل النجاة. لا بد من أن يكون هناك صراع تنافسي من أجل الموارد التي تساعد على البقاء. كنتيجة لذلك، استنتج داروين أنَّه لم تكن الصدفة وحدها التي تحدد فرص البقاء. بل إنَّ بقاء الكائن الحي يتعلق بالاختلافات (أي الخلات) التي توجد في كل كائن حي، والتي تعزز أو تضعضع من بقائه وتكاثره. يكون من المرجح أكثر أن ينتج الأفراد المتكيفين جيداً نسلاً أكبر عدداً من منافسيهم الأقل تكيفاً. وهكذا تختفي الخلات التي تعيق البقاء والتكاثر مع مرور الأجيال. الخلات التي تساعد الكائن الحي على البقاء والتكاثر تتراكم عبر الأجيال. أدرك داروين أنَّ هذا التفاوت بالقدرات بين الأفراد قد يسبب تغيرات تدريجية في التجمع، واستعان بمصطلح الاصطفاء الطبيعي لوصف هذه السيرورة.شكلت مراقبات التنوعات في الحيوانات والنبانات الأساس الذي تقوم عليه نظرية الاصطفاء الطبيعي. على سبيل المثال، لاحظ داروين أنه توجد بين السحالب (الأوركيد) والحشرات علاقة وثيقة تتيح تلقيح النبات. وقد لاحظ أنَّ السحالب لديها تشكيلة من البنيات التي تجذب الحشرات، بحيث تلتصق حبوب اللقاح من الزهور بأجساد الحشرات. وبهذه الطريقة، تنقل الحشرات حبوب اللقاح من السحلب الذكر إلى الأنثى. مع أنَّ مظاهر السحالب مفصلة ودقيقة، إلا أنَّ هذه الأجزاء المتخصصة فيها تصنع من نفس البنيات الأساسية التي تشكل الزهور الأخرى. وضع داروين في كتابه تلقيح السحالب الافتراض بأنَّه تم تكييف زهور السحالب من أجزاء موجودة سابقاً بواسطة الاصطفاء الطبيعي.كان داروين ما زال يدرس أفكاره ويختبرها حين تلقى رسالة من ألفرد والاس يشرح فيها نظرية تشبه كثيراً النظرية الخاصة بداروين. هذا أدى لنشر مشترك فوري لكلتا النظريتين. رأى كلاهما تاريخ الحياة كأنه شجرة عائلة، بحيث كل تفرع من أغصان الشجرة يمثل سلفاً مشتركاً. أطراف الأغصان مثلت الأنواع الحديثة، والتفرعات مثلت الأسلاف المشتركة التي تتحدر منها أنواع مختلفة. لتفسير هذه العلاقات، قال داروين أنَّ كل الكائنات الحية كانوا أقرباء، وهذا يعني أن الحياة لا بد من أنها تحدرت من بضعة أشكال، أو حتى من سلف مشترك واحد. وقد سمى هذه السيرورة التحدر مع تعديلات.نشر داروين نظريته للتطور بواسطة الاصطفاء الطبيعي في أصل الأنواع عام 1859. نظريته تعني أنَّ كل أشكال الحياة، بما فيها البشرية، هي نتيجة السيرورات الطبيعية المستمرة. وهذا التضمين بأن كل الحياة على الأرض تعود لسلف مشترك لقي معارضة من قبل بعض الجماعات الدينية. واعتراضاتهم هي على النقيض من نسبة الدعم العلمي للنظرية الذي يصل إلى أكثر من 99 بالمئة.