１８３２年２月底，“貝格爾”號到達巴西，達爾文上岸考察，向船長提出要攀登南美洲的安第斯山。艦長吃了一驚，急忙說道：“這山又高又長，您怎么走得過去？”“我就是要走前人沒走過的路！”達爾文堅定地說道。艦長被他的精神所感動，答應了他的要求，為了安全起見，又派了向導和騾馬一同前往。當他們撲到海拔４０００多米的高山上時，達爾文意外地在山頂上發現了貝殼化石。達爾文非常吃驚，他心中想到：“海底的貝殼怎么會跑到高山上了呢？”經過反復思索，他終于明白了地殼升降的道理。心中異常激動地說道：“看來，這條高大的山脈地帶，在億萬年前，原來是一片大海洋啊！”達爾文抑制不住內心的激動，帶領大家一直往上爬去。到了安第斯山的最高峰，達爾文忽覺心胸開朗了許多。他俯瞰山下，突然發現山脈的兩邊，植物的種類并不相同。再仔細一看，即使同一種類，樣子也相差很遠。它們為什么會有明顯的差別呢？達爾文腦海中一陣翻騰，對自己的猜想有了更進一步的認識：“物種不是一成不變的，而是隨著客觀條件的不同而相應變異！”

　　后來，達爾文又隨船橫渡太平洋，經過澳大利亞，越過印度洋，繞過好望角，于１８３６年１０月回到英國。在歷時五年的環球考察中，達爾文積累了大量的資料。回國之后，他一面整理這些資料，一面又深入實踐，同時，查閱大量書籍，為他的生物進化理論尋找根據。

　　１８４２年，他第一次寫出《物種起源》的簡要提綱。１８５９年１１月達爾文經過２０多年研究而寫成的科學巨著《物種起源》終于出版了。在這部書里，達爾文旗幟鮮明地提出了“進化論”的思想，說明物種是在不斷的變化之中，是由低級到高級、由簡單到復雜的演變過程。

　　這部著作的問世，第一次把生物學建立在完全科學的基礎上，以全新的生物進化思想，推翻了“神創論”和物種不變的理論。《物種起源》是達爾文進化論的代表作，標志著進化論的正式確立。

　　《物種起源》的出版，在歐洲乃至整個世界都引起轟動。它沉重地打擊了神權統治的根基，從反動教會到封建御用文人都狂怒了。他們群起攻之，誣蔑達爾文的學說“褻瀆圣靈”，觸犯“君權神授天理，”有失人類尊嚴。

　　與此相反，以赫胥黎為代表的進步學者，積極宣傳和捍衛達爾文主義。指出：進化論轟開了人們的思想禁錮，啟發和教育人們從宗教迷信的束縛下解放出來。

　　緊接著，達爾文又開始他的第二部巨著《動物和植物在家養下的變異》的寫作，以不可爭辯的事實和嚴謹的科學論斷，進一步闡述他的進化論觀點，提出物種的變異和遺傳、生物的生存斗爭和自然選擇的重要論點，并很快出版這部巨著。晚年的達爾文，盡管體弱多病，但他以驚人的毅力，頑強地堅持進行科學研究和寫作，連續出版了《人類的由來》等很多著作。

　　１８８２年４月１９日，這位偉大的科學家因病逝世，人們把他的遺體安葬在牛頓的墓旁，以表達對這位科學家的敬仰。