På grunnlaget av disse forskingstoktene utviklet han på egen hånd evolusjonsteori basert på naturlig utvalg, beskrevet i (1855) og som han skrev på Ternate i 1858. Han mente hans teori muligens ville være av interesse for geologen Charles Lyell, som han visste hadde syslet med slike spørsmål. Han sendte derved et brev med sin teori til den eneste han kjente som hadde kontakt med Lyell: Charles Darwin. Darwin hadde kommet til samme konklusjon som Wallace og hadde jobbet i hemmelighet i mange år med å ferdigstille et stort verk om sin teori da han fikk brevet.