yaptığı dikkatli gözlemler sonucunda, türlerin birbirine dönüşümüyle ilgilenmeye başladı ve 1838'de doğal seçilim fikrini geliştirdi. Daha önce benzer fikirlerin "sapkınlık" olarak nitelendirildiğini ve bastırıldığını görmüş olduğundan, uzun süre fikirlerini en yakın arkadaşları dışında kimseye açmadı. Olası itirazlara en iyi şekilde cevap verebilmek için araştırma yapmaya ve kanıt toplamaya başladı. 1858'de Alfred Russell Wallace'dan aldığı bir mektubu okuyunca, Wallace'ın da kendisininkine benzer bir teori geliştirdiğini anladı ve nihayet teorisini yayımlamaya karar verdi.

1859'da yayımladığı "On the Origin of Species" ("Türlerin Kökeni Üzerine") adlı kitabı, canlıların ortak atalardan evrilerek çeşitlendiği fikrinin geniş kabul görmesini sağladı. Daha sonra yayımladığı "The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex" ("İnsanın Türeyişi, ve Cinsiyete Mahsus Seçilim") kitabında insan evrimini ve cinsel seçilim fikrini inceledi. "The Expression of the Emotions in Man and Animals" ("İnsan ve Hayvanlarda Duyguların İfadesi") adlı kitabında ise insanların ve hayvanların duygularını ifade ediş şekilleri arasındaki benzerlikleri ortaya koydu.

Darwin bugün, John Herschel ve Isaac Newton gibi isimlerle beraber Westminster Kilisesi'nde gömülüdür.

Darwin, 12 Şubat 1809'da Birleşik Krallık'ın Shropshire bölgesindeki Shrewsbury kasabasında, Robert ve Susannah Darwin'in beşinci çocuğu olarak The Mount'ta dünyaya geldi. Babası Robert Darwin ve baba tarafından dedesi Erasmus Darwin, ünlü doktorlardı. Annesi ise zengin bir çömlek imalatçısı olan Josiah Wedgwood'un kızıydı. Darwin Temmuz 1817'de, henüz sekiz yaşındayken, annesini kaybetti. Eylül 1818'de ise Shrewsbury Okulu'nda yatılı öğrenci olarak eğitime başladı.

1825'te mezun olan Darwin, bir süre babasının yanında stajyer doktor olarak çalıştıktan sonra İskoçya'daki Edinburgh Üniversitesi'nin tıp fakültesine yazıldı. Fakat cerrahlığa bir türlü ısınamadı ve tıp derslerini boşlamaya başladı. Okulda çalışan Guyana kökenli azledilmiş bir köleden taksidermi (hayvan doldurma) sanatını öğrendi. Doğa tarihiyle ilgilenen öğrencilerin kurduğu Plinius Topluluğu'na ("Plinian Society") katıldı. Öğretmeni Robert Edmund Grant'ten Jean-Baptiste Lamarck'ın evrim teorisini öğrendi ve Grant ile beraber deniz canlılarını inceleyip ortak atalardan evrilme teorisini destekleyen homoloji (farklı canlı türlerinde aynı temel yapıya sahip organların bulunması) örnekleri buldu. Bir başka öğretmeni olan Robert Jameson'dan ise jeoloji ve bitkilerin sınıflandırılması üzerine dersler aldı, Edinburgh Kraliyet Müzesi'nin bitki koleksiyonunu düzenlemede Jameson'a yardımcı oldu.

Darwin'in tıp eğitimini iyice boşladığını fark eden babası, 1827'de onu Edinburgh'dan alarak Cambridge Üniversitesi'ne bağlı "Christ's College"'a yazdırdı. Darwin'in teoloji okuyup bir din adamı olmasını umuyordu. Darwin, teolojide tıbba kıyasla daha başarılı olsa da (özellikle teolog William Paley'nin, canlıların karmaşıklığını üstün zekâlı bir yaratıcıya bağlayan yazılarını beğeniyordu), asıl ilgi alanı hâlâ doğa tarihiydi. Kuzeni William Darwin Fox ile beraber böcek toplamaktan hoşlanıyordu. Böceklere olan ilgisi sayesinde botanik profesörü John Stevens Henslow ile tanışan Darwin, bu profesörle yakın arkadaş oldu ve hem Henslow'un doğa tarihi dersine yazıldı, hem de ondan özel dersler almaya başladı. Kısmen bu dersler sayesinde, 1831'de 178 kişilik devresinde 10. olarak mezun oldu. Darwin 1831 yazını, jeoloji profesörü Adam Sedgwick ile beraber Galler'in jeolojik katmanlar haritasını çıkararak geçirdi.

1831 sonbaharında Henslow, Darwin'i "HMS Beagle" gemisinin kaptanı Robert FitzRoy ile tanıştırdı. "Beagle", Aralık 1831'de FitzRoy'un komutasında iki senelik bir Güney Amerika yolculuğuna çıkacaktı, ve kaptan yolda kendisine arkadaşlık edecek iyi eğitimli bir doğabilimci istiyordu. Henslow'un tavsiyesi üzerine FitzRoy, Darwin'i gemisine almayı kabul etti. Darwin'in babası önce bu uzun yolculuğa izin vermediyse de, kayınbiraderinin araya girmesiyle fikrini değiştirdi.

"HMS Beagle"'ın yolculuğu iki yerine beş yıl sürdü. Darwin, yolculuk boyunca çok çeşitli jeolojik oluşumlar, fosiller ve canlılar keşfetti ve bunlardan örnekler topladı. Fırsat buldukça Cambridge'e keşiflerini anlatan ayrıntılı mektuplar yazıyor, topladığı ilginç örnekleri postalıyordu. Bu sayede, kendisi uzakta olmasına rağmen, İngiliz doğabilimcileri arasında ünü epey yayıldı. Yolculuk boyunca tuttuğu günlüğüne, doğabilimsel keşiflerinin yanı sıra, karşılaştığı değişik insan topluluklarıyla ilgili kültürel ve antropolojik gözlemlerini de yazıyordu. Bu günlüğü 1839'da "The Voyage of the Beagle" (Beagle Yolculuğu) adıyla yayımlayacaktı. Denizdeki yolculuğu boyunca defalarca ağır deniz tutması geçirmesine rağmen, hayvanbilim notlarının büyük kısmı denizde yaşayan omurgasızlarla ilgilidir, ilk notunun konusu durgun suda topladığı bir plankton kümesi hakkındadır.

Yolculuk Darwin için kolay olmadı. Deniz tutmasından fena şekilde etkilendi, Ekim 1833'te Arjantin'de ateşli bir hastalık geçirdi, Temmuz 1834'te ise And Dağları'ndan Şili'ye dönerken tekrar hasta oldu ve bir ay yataktan çıkamadı.

Yolculuğun başında Kaptan FitzRoy, Darwin'e Charles Lyell'ın "Principles of Geology" (Jeolojinin Prensipleri) adlı kitabını vermişti. Lyell bu kitabında jeolojik oluşumların, bugün de devam eden çok yavaş süreçlerin etkisiyle, çok uzun çağlar sonucunda oluştuğunu savunuyordu. Darwin, Batı Afrika açıklarındaki Santiago adasında, yüksek volkanik kaya yamaçlarında mercan ve deniz kabuğu kalıntıları bulunca, bu yamaçların bir zamanlar deniz altında bulunduğunu, ve Lyell'ın söylediği gibi çağlar boyunca yavaş yavaş yükseldiğini anladı. Darwin yolculuk boyunca pek çok önemli jeolojik keşif yapacaktı. Patagonya'da gördüğü, deniz kabukluları ve çakıldan oluşan geniş düzlüklerin yükselmiş sahiller olduğunu tahmin etti, ve Şili'de bir deprem sonrasında deniz seviyesi üstünde kalmış midye yatakları gözlemleyince, kıyının deprem sonucu yükseldiğini anladı. Benzer şekilde, And Dağları'nın yamaçlarında, kumlu sahillerde yetişen ağaçlara ve deniz kabuklularına ait fosiller buldu, ve bu yamaçların zaman içinde yükseldiği sonucuna vardı. Ayrıca Hint Okyanusu'nda bol bol inceleme fırsatı bulduğu atollerin (mercan adalarının), deniz tabanından yükselen volkanik dağların çevrelerinde oluştuğunu keşfetti.

Darwin Güney Amerika'da, soyu tükenmiş devasa memelilere ait fosiller buldu. Bu fosillerin bulunduğu katmanlarda modern deniz kabuklularına ait kalıntılar da vardı, yani bu memelilerin soyu yakın zamanlarda, herhangi bir iklim değişikliği ya da felâket olmadan tükenmişti. (Darwin'in zamanında yaygın görüş, fosillerin Nuh tufanı benzeri büyük felâketlerde ölen hayvanlar olduğuydu.) Darwin bu hayvanların benzer Afrika ve Avrupa türleriyle akraba olduklarını düşündü, oysa İngiliz biyolog Richard Owen 1836'da bu hayvanların modern Güney Amerika türlerine çok daha yakın olduğunu gösterecek, ve Darwin'in kafasında şekillenmekte olan doğal seçilim fikrine bir destek daha sağlayacaktı.

"Principles of Geology"'nin 1832'de çıkan ikinci cildi, Güney Amerika'daki Darwin'e postalandı. Charles Lyell, bu ciltte evrim fikrine karşı çıkıyor, biyolojik türlerin dağılımını "yaradılış merkezleri" fikriyle açıklıyordu. Darwin, bir taraftan bunu okurken, bir taraftan da daha sonra kendi evrim teorisini destekleyecek olan çok önemli gözlemler yapıyordu. Galápagos Adaları'ndan pek çok "alaycıkuş" ("mockingbird") örneği topladı, ve bu kuşların, yaşadıkları adalara göre ufak fizyolojik farklar gösterdiklerini fark etti. Yerel İspanyollar'ın, bir kaplumbağanın görünüşüne bakarak hangi adadan geldiğini anlayabildiklerini öğrendi. (Britanya'ya dönüş yolculuğunda notlarını düzenlerken, "alaycıkuşlar ve kaplumbağalar hakkındaki şüphelerim doğruysa, türlerin değişmezliği fikri sarsılacaktır" diye yazacaktı.) Avustralya'da gördüğü keseli sıçan-kangurular ve ornitorenkler Darwin'i o kadar şaşırttı ki, Dünya canlılarının iki ayrı yaratıcı tarafından yaratılmış gibi olduklarını düşündü.

"Beagle"'ın 1826-1830 arasındaki ilk yolculuğu sırasında, Güney Amerika'nın en güney ucundaki Tierra del Fuego'dan alınmış ve Britanya'd "medenîleştirilmiş" olan üç Yagan yerlisi, misyonerlik yapmaları için kabilelerine geri verildi. (Darwin bu kabileleri "sefil ve rezil vahşiler" olarak tanımlıyordu.) Bir sene geçtiğinde, yerliler misyonerlik görevini bırakmış, eski hayatlarına geri dönmüşlerdi. Darwin, kısmen bu tecrübe sonucunda, insanların hayvanlardan sanıldığı kadar uzak olmadığını düşünmeye başladı. Darwin, insan toplulukları arasındaki yaşayış farklılıklarını, ırksal gelişmişlikle değil, kültürel gelişmişlikle açıklıyordu. Güney Amerika'da şahit olduğu kölelik kurumundan hoşlanmıyor, Avrupalı kolonilerin Avustralya ve Yeni Zelanda'daki yerli halklara verdiği zarardan üzüntü duyuyordu.

Yolculuğun sonlarına doğru Darwin'in tuttuğu ayrıntılı notları okuyan Kaptan FitzRoy, yolculukla ilgili resmi raporun doğabilimle ilgili son kısmını Darwin'in yazmasını rica etti.

Darwin'in seyahatteyken Britanya'ya yolladığı mektuplar, fosil örnekleri ve doldurulmuş canlılar, eski öğretmeni Henslow aracılığıyla İngiliz doğabilimcilerine aktarılıyor, Darwin'in ünü bu sayede gittikçe yayılıyordu. "Beagle" 2 Ekim 1836'da Britanya'ya döndüğünde Darwin saygın bir doğabilimci olarak tanınmıştı. Darwin, Britanya'ya ayak bastığında, önce Shrewsbury'ye gidip akrabalarını ziyaret etti, sonra Cambridge'e gelerek "Beagle" yolculuğunda topladığı örneklerin tanımlanıp sınıflandırılması üzerinde çalışmaya başladı. Henslow, bitki örneklerini tasnif edip isimlendirmede Darwin'e yardımcı oluyordu, fakat hayvan örnekleri için Darwin'in uzman zoologlara ihtiyacı vardı. Babasının parasal desteğiyle Londra'ya gidip zoologlarla görüşmeye başlayan Darwin, Charles Lyell aracılığıyla Richard Owen adında bir biyologla tanıştı. Owen, Darwin'in getirdiği fosilleri inceleyerek o güne kadar bilinmeyen pek çok soyu tükenmiş hayvan türü tanımladı. Bu türlerin arasında, tembel ha