Charles Darwin
dunia, namun ketika ia pulang ke rumah ia menerima surat yang lain. Henslow telah memberikan rekomendasi untuk Darwin untuk posisi yang tidak dibayar untuk menjadi pendamping bagi Robert FitzRoy, kapten HMS Beagle, dalam sebuah ekspedisi dua tahun untuk menjelajahi garis pantai Amerika Selatan. Hal ini akan memberikan Darwin kesempatan yang berharga untuk mengembangkan
kariernya sebagai seorang naturalis. Ayahnya menentang perjalanan itu, menganggapnya sebagai pemborosan waktu, namun ia terbujuk oleh Josiah Wedgwood II hingga menyetujui partisipasi anaknya. Perjalanan ini menjadi ekspedisi lima tahun yang menyebabkan perubahan-perubahan dramatis dalam banyak bidang ilmu pengetahuan.
Darwin sudah memutuskan bahwa sudah menjadi jalan hidupnya untuk menjadi pendeta dan hidup dengan tenang ketika ia menerima tawaran yang sangat menggoda. Darwin diundang untuk mendampingi Kapten Robert FitzRoy di kapal HMS Beagle. Pada waktu itu, sudah menjadi kebiasaan bahwa kapten kapal mempunyai pendamping selama ekspedisi kapal yang biasanya berlangsung selama
bertahun-tahun. Karena kedudukan Kapten FitzRoy yang cukup tinggi, hanya seorang 'gentleman' yang dapat menjadi pendampingnya. Garis nigrat Darwin terbukti berguna. Walaupun ekspedisi ini bertujuan untuk membuat peta kelautan, FitzRoy diam-diam mempunyai rencana untuk mencari bukti-bukti penciptaan seperti yang tertulis di Kitab Injil. Ironisnya, Darwin
dipilih oleh FitzRoy karena Darwin adalah calon pendeta, selain juga berkat darah ningratnya.
Survai Beagle berlangsung lima tahun. Darwin menghabiskan dua pertiga dari waktunya ini untuk menjelajani daratan. Ia menyelidiki beraneka ragam penampilan geologis, fosil dan organisme hidup, dan menjumpai beraneka ragam manusia, baik masyarakat pribumi maupun kolonial. Secara metodik ia mengumpulkan sejumlah besar spesimen, banyak di antaranya baru bagi ilmu pengetahuan. Hal ini
mengukuhkan reputasinya sebagai seorang naturalis dan menjadikannya salah seorang perintis dalam bidang ekologi, khususnya pemahaman tentang biokoenosis. Catatan-catatan terincinya yang panjang lebar memperlihatkan karunianya untuk membangun teori dan membentuk dasar bagi pekerjaannya di kemudian hari, serta memberikan pemahaman antropologis sosial, politik yang mendalam tentang daerah-daerah yang dikunjunginya.
Dalam pelayaran itu, Darwin membaca buku Charles Lyell, Principles of Geology (Prinsip-prinsip Geologi), yang menjelaskan penampilan geologis sebagai akibat dari proses bertahap selama berbagai periode yang panjang, dan menulis surat kepada keluarganya bahwa ia menyaksikan bentuk-bentuk tanah "seolah-olah ia mempunyai mata Lyell": ia melihat dataran-dataran dari lapisan tipis (shingle) yang terjal
dan kerang-kerang di Patagonia sebagai pantai-pantai yang menaik. Di Chili ia mengalami gempa bumi dan mencatat dasar-dasar laut dengan kerang yang terdampar di atas pasang yang tinggi yang memperlihatkan bahwa tanah itu telah menaik; dan bahkan pada tempat-tempat yang tinggi di Andes, ia dapat mengumpulkan kerang-kerang laut. Ia membuat teori bahwa atol-atol karang
membentuk pada gunung-gunung vulkanik yang tenggelam, sebuah gagasan yang ia lihat dikukuhkan ketika Beagle menyelidiki Kepulauan Cocos (Keeling).
Di Amerika Selatan ia menemukan fosil-fosil mamalia raksasa yang telah punah, teermasuk megatheria dan gliptodon dalam lapisan-lapisan yang tidak memperlihatkan tanda-tanda katastrofi ataupun perubahan iklim. Sesekali ia mengangggap mereka serupa dengan spesies-spesies di Afrika, tetapi setelah pelayaran Richard Owen memperlihatkan bahwa sisa-sisa itu berasal
dari binatang-binatang yang terkait dengan makhluk-makhluk hidup di tempat yang sama. Di Argentina dua spesies dari rhea mempunyai wilayah-wilayah yang terpisah namun bertumpang tindih. Di Kepulauan Galápagos Darwin menemukan bahwa mockingbird berbeda dari satu pulau ke pulau lainnya, dan ketika kembali ke Britania kepadnya diperlihatkan bahwa kura-kura Galápagos
tortoise dan burung-burung finch juga berbeda-beda spesiesnya tergantung pada masing-masing pulau yang mereka huni. Binatang berkantung Australia kanguru tikus dan platipus adalah binatang-binatang yang sangat aneh sehingga ia berpikir "Orang yang tidak percaya... mungkin akan berkata 'Pastilah dua Pencipta yang berbeda telah bekerja'." Ia dibingungkan oleh apa yang
dilihatnya, dan ssementara dalam edisi pertama dari The Voyage of the Beagle (Pelayaran di Beagle) ia menjelaskan distribusi spesies berdasarkan gagasan Charles Lyell tentang "pusat-pusat ciptaan", dalam edisi-edisi yang belakangan dari Journal ini, ia mulai membayangkan penggunaan fauna Kepulauan Galápagos sebagai bukti untuk evolusi: "orang mungkin benar-benar menduga bahwa
dari sejumlah kecil burung yang asli di kepulauan ini, satu spesies telah diambil dan dimodifikasi untuk tujuan-tujuan yang berbeda."
Tiga orang misionaris pribumi dikembalikan oleh Beagle ke Tierra del Fuego. Mereka telah diberadabkan di Inggris selama dua tahun, namun sanak keluarga mereka di mata Darwin tampak "liar", sedikit di atas binatang. Dalam waktu setahun, para misionaris itu telah kembali ke kehidupan mereka yang keras dan primitif, namun mereka lebih menyukainya dan tidak ingin kembali
ke dunia yang beradab. Pengalaman ini dan penolakan Darwin terhadap perbudakan dan berbagai perlakuan yang tidak manusiawi lainnya yang dilihatnya di tempat-tempat lain, seperti misalnya perlakuan buruk terhadap kaum pribumi oleh para kolonis Inggris di Tasmania meyakinkannya bahwa tidak ada pembenaran moral apapun untuk memperlakukan orang lain dengan buruk berdasarkan konsep
ras. Kini ia berpendapat bahwa umat manusia tidaklah terlalu jauh dari binatang, berbeda dengan apa yang diyakini oleh teman-temannya kaum agamawan.
Sementara di kapal, Darwin mengalami mabuk laut. Pada Oktober 1833 ia mendapat demam di Argentina, dan pada Juli 1834, ketika kembali dari pegunungan Andes ke Valparaso, ia jatuh sakit dan terpaksa tinggal di tempat tidur selama sebulan. Sejak 1837 Darwin berulang-ulang menderita sakit perut, muntah-muntah, bisul yang parah, jantung berdebar-debar, gemetaran dan berbagai gejala lainnya. Semua gejala
ini khususnya memengaruhinya pada saat-saat ia merasa tertekan, seperti misalnya ketika menghadiri pertemuan-pertemuan atau berhadapan dengan pertikaian mengenai teorinya. Penyebab penyakit Darwin tidak diketahui pada masa hidupnya, dan berbagai upaya untuk merawatnya tidak banyak berhasil. Spekulasi baru-baru ini menyebutkan bahwa di Amerika Selatan ia
terkena penyakit Chagas karena gigitan serangga, yang menyebabkan berbagai masalah belakangan. Penyebab lainnya yang mungkin antara lain adalah masalah-masalah psiko-biologis dan penyakit Ménière.
Ketika masih dalam pelayaran, Henslow dengan hati-hati memperkuat reputasi bekas muridnya dengan memberikan kepada sejumlah naturalis terpilh akses kepada contoh-contoh fosil dan salinan-salinan tercetak tulisan-tulisan geologis Darwin. Ketika Beagle kembali pada 2 Oktober 1836, Darwin telah menjadi terkenal di kalangan ilmiah. Ia mengunjungi keluarganya di Shrewsbury dan ayahnya
mengembangkan tabungan agar Darwin dapat menjadi seorang ilmuwan yang didukung dengan dananya sendiri. Kemudian Darwin pergi ke Cambridge dan membujuk Henslow agar mengerjakan deskripsi botanis tentang tanaman-tanaman modern yang telah dikumpulkannya. Setelah itu Darwin berkeliling ke lembaga-lembaga di London untuk mencari naturalis terbaik yang ada untuk menggambarkan koleksi-koleksinya yang lain untuk
penerbitan pada waktu yang tepat. Charles Lyell yang sangat bersemangat menemui Darwin pada 29 Oktober dan memperkenalkannya kepada Richard Owen seorang ahli anatomi yang sedang naik daun. Setelah mengerjakan koleksi tulang-tulang fosil Darwin pada Perhimpunan Ahli Bedah Kerajaan-nya, Owen menimbulkan kejutan besar dengan mengungkapkan bahwa sebagian daripadanya berasal dari tikus-tikus dan sejenis binatang