把達爾文帶向實驗科學之路的，是他的哥哥伊拉茲馬期。他們在花園裏設了一間簡陋簡陋(ｌòｕ)：(房屋、設備等)簡單粗陋；不完備。的實驗室，搜集了曲頸瓶、長頸瓶、試管和燒杯，製造各種氣體和化合物，達爾文充當他哥哥的助手，並且進行種種實驗。由於這時候的體驗，達爾文知道了實驗與觀察對科學的重要性。
作為父親，看到達爾文這種學習成績，不得不替兒子的前程擔憂。1825年，父親讓達爾文提早離開家鄉的中學，送他到愛丁堡大學學醫，希望子承父業，將來也成為一名醫生。這一年，達爾文16歲。
無奈達爾文並不喜歡醫學。當時還沒有麻醉藥，手術床上病人的呻吟呻吟：指人因痛苦而發出聲音。讓他不忍目睹(ｄǔ)。麵對死人的人體解剖更讓他不住地想嘔(ǒｕ)吐。他的興趣依然頑固地留在采集標本和打獵上。夏季，他常到海邊采集貝殼，和漁夫成了好朋友。秋天，他便專心到林中打獵，睡覺時也把獵槍放在床前，為的是第二天清早醒來，可以毫不浪費時間抓起槍便奔逐於鬆林之間，追尋那些野兔鬆鶴(ｈè)。
父親隻有搖頭歎氣，生怕達爾文就這樣下去，成為一個懶散而沒有出息的人。父親想起有一位心理學專家曾根據達爾文前額寬廣的麵相，認為他很適合當牧師。1828年，父親送達爾文到劍橋報到，攻讀神學。
在劍橋大學，達爾文結識了對於他一生至關重要的人物——漢斯洛教授。達爾文人生的轉折點將從這裏神奇地開始，這是他自己和他的父親都沒有想到的。
漢斯洛教授講授植物學。達爾文雖然是專攻神學，但他早在進劍橋大學之前，就從哥哥的口中知道了漢斯洛教授是位極為博學的專家，因此格外仰慕仰慕：敬仰思慕。。劍橋大學裏有些科係公開演講，學生可以自由聽課。達爾文選擇了漢斯洛教授植物學這門課程。
在劍橋大學學習期間，有兩本書對達爾文影響很大。一本是《南美洲旅行記》，一本是《自然科學入門》。他讀了這兩本書，對到南美洲這塊陌生的地方去探險旅行產生了莫大的興趣，對植物學和地質學更加喜愛了。
有一次，他剝開一棵老樹的樹皮，發現了兩隻甲蟲。這兩隻甲蟲的形狀和顏色，他以前沒見過，便動手去捉，左手捉住一隻，右手捉住一隻。可就在這時候，他又發現了第三隻更為罕見的甲蟲，就立刻把右手裏的甲蟲含在嘴裏，去捉那一隻。不料，放在嘴裏的那隻甲蟲排出一種液體，把他的舌頭都刺激得發麻了，接著又感到十分疼痛。
“呸!”達爾文趕緊吐出甲蟲，那隻甲蟲就很快跑了。而那第三隻也逃得無影無蹤。
達爾文十分懊喪懊喪：因事情不如意而情緒低落，精神不振。，就去找生物教授漢斯洛。教授見他悶悶不樂，就問：
“看你的樣子，有什麼不高興的事吧?”“教授，我本想捉幾隻少見的甲蟲送給您，卻沒捉住。”
教授聽他講完捉甲蟲的事，大笑起來，從書架上取出一本書，名為《昆蟲圖譜》，翻到其中一頁，對達爾文說：
“你看，上次你送給我的那些甲蟲標本，有一些是未發現的新種類，我送給斯蒂芬先生鑒定過，他已經寫到書裏了。”
達爾文仔細一看，那上麵果然有他采集的一種蛾子和12種甲蟲的標本圖樣，旁邊還注著“查理·達爾文先生采集”一行字。他激動極了，為自己能給科學事業貢獻力量而自豪。他把新采集的罕見甲蟲送給教授。後來，人們為紀念達爾文，就把這種甲蟲取名“達爾文”。
決定一生的環球航行
1831年，達爾文畢業於劍橋大學。但學校規定還需另選一專業繼續學習兩個學期。漢斯洛建議達爾文學地質學。達爾文聽從教授的意見，參加了北威爾斯的地質考察工作。聖誕節前夕(ｘī)，達爾文剛剛從北威爾斯回到家中，便立刻收到漢斯洛教授的一封信。
這不是一封平常的信。這封信對達爾文的命運有巨大影響，並使得他的名字震驚世界。漢斯洛教授信中要達爾文立即趕回劍橋。
達爾文趕回劍橋，在漢斯洛教授家中看到一位年輕的船長，正在同教授一起等待自己的到來。
他就是小獵犬號的船長菲子洛。
英國政府準備派菲子洛的小獵犬號前往南美洲南端考察地形。菲子洛願意讓出自己船長室的一部分，征求一名不要薪金的生物學家一並同船前往。生物學權威漢斯洛教授向這位船長推薦(ｊｉàｎ)了年輕的達爾文。
這是達爾文夢寐以求夢寐以求(ｍèｉ)：睡夢中都想著尋找，形容迫切地希望著。的事。他非常感謝漢斯洛教授，可謂機不可失，時不再來。
誰知好事多磨。菲子洛船長卻沒有看中達爾文，幾乎要拒絕他同船而行。
不過，這位年僅23歲的船長，對於比他小一歲的達爾文的決心還是很感動的，難免湧出惺惺(ｘīｎɡ)相惜的情感。更何況這是漢斯洛教授力薦的人物呢!
菲子洛隻是對達爾文說：“你可以隨時要求離船。我會向海軍部申請讓你搭乘別的船返回英國。”
達爾文聽出這話的意思。他是怕自己在中途就會堅持不下去。於是，達爾文表示：“我就是暈船嘔吐，也不放棄這次探險航行。我絕不會半途而廢半途而廢：做事情沒有完成而終止。!”
菲子洛船長聽後很高興，帶他在倫敦購買航海必需品，尤其是向達爾文推薦買一支與他手中型號相同的手槍。達爾文花了60鎊買下這支手槍，並且認真聽從他的囑托：“無論到什麼地方，一定要把子彈頂上膛以後才可以上岸!”
這時候，達爾文忽然覺得自己的心髒怦怦跳得格外劇烈。他懷疑自己是否患有心髒病。如果那樣，出航以後又該如何適應船上的生活啊?他很難受。
朋友和家人在向他告別。他沒有告訴任何人，也沒有敢去找醫生看病。他知道菲子洛船長的脾(ｐí)氣，如果知道了自己有病，船長肯定不會讓一個病號上船。更何況船長心中本來就對自己劃著一個猶豫不決的問號。
1831年12月27日，小獵犬號在菲子洛船長指揮下，離開英格蘭的得文港，向著南美洲出發了。
曆經巴西之後，小獵犬號又向阿根廷的布宜諾斯艾利斯進發。達爾文從黑河口登陸，徒步進軍，先到布蘭加港，然後再步行到布宜諾斯艾利斯與船會合，為的是沿途考察。
在這片神奇又帶有原始蠻荒之地，達爾文收獲頗(ｐō)豐。他采集到古代陸棲動物的骨骸(ｈáｉ)，發現古代米羅龍的化石，觀察到逆(ｎì)風奔跑像是打開風帆布船的美洲鴕鳥，在仙人掌上築巢的灶鳥，和能夠發出小狗吠叫聲的長腳鳥……
如今，艱辛、困苦、疲勞、傷痛，都甩在了身後。他已經整整走了12天。
小獵犬號此時尚停在孟都港。達爾文在布宜諾斯艾利斯休整一星期後，沿著巴拉那河，溯流而上溯流而上：逆著水流的方向走。到聖大非做地質調查。
這片平原上的生物很少，達爾文在巴拉那河邊意外地發現了“特基索多象”的牙齒和頭骨以及“馬斯特多象”的牙齒碎片，真是喜出望外。他認為，“馬斯特多象”以及角部中空的反芻(ｃｈú)類動物，都是從西伯利亞遷移到北美洲，然後通過當時還沒有沉入水中的西印度大陸抵達南美洲的。後因高原隆起與西印度群島的形成，造成這類動物絕種。
1834年5月底，小獵犬號穿過麥哲倫海峽，沿著花崗岩和綠岩連接的南美洲西海岸北上。兩個月後，在智利的瓦爾帕萊索靠岸。
達爾文獨自騎馬向安第斯山走去，進行地質考察，然後又從特裏孟特岬(ｊｉǎ)到智魯島調查東海岸地形。就在到達智魯島的晚上，他看到了罕見的連鎖性火山爆發。奧索諾火山、康塞基納火山、阿空加瓜火山摩肩接踵摩肩接踵：肩碰肩，腳碰腳。形容人很多，很擁擠。噴出岩漿，火光衝天，一片紅色煙幕中不斷有黑色塊狀物隨之噴上天空，然後慢慢垂落，映得海麵分外耀眼刺目。康塞基納火山已經26年沒有噴火，阿空加瓜火山也很少有火山活動。達爾文看到了幾十年來少有的壯觀景象。
一天，他意外地發現貝殼化石。在海拔4000多米的山頂居然有海洋生物的化石，這使達爾文興奮異常。他全神貫注地盯著化石，忘記了頭重腳輕、胸悶氣短，似乎貝殼化石給他帶來了一股清新沁(ｑìｎ)脾的空氣，使得他的呼吸一下子順暢起來……
回程時，達爾文決定穿越安第斯山脈的烏卡拉塔山。他根據自己的假設與判斷，認為應該在這裏發現海洋岸邊的樹木化石。果然，他如願以償如願以償：願望實現。。
他找到共有五十多棵白色樹木化石，凸(ｔū)出在山腹中，其中一株樹圍有1米左右，11株已經矽(ｘī)化，其它的已經變成白色方解石的結晶。這些樹木原來生長在大西洋岸邊，以後隨著地麵沉入海底。在海底被水成岩包圍，上麵再被深約300米巨大的海底熔岩流覆蓋，接著又有水成岩重疊上去，上麵再疊一層熔岩，這樣連續重疊五層。後來，由於火山爆發，這些海底地層又重新隆起，變成了麵前的山脈。這些原來蒼翠蓊鬱蓊鬱(ｗěｎɡ)：草木茂盛。的樹木，變成了麵前雪白的化石。
1835年9月，小獵犬號抵達加拉帕戈斯，達爾文剛剛上島，便看見兩隻少說有90公斤重的烏龜正在貪婪（ｌáｎ）地吃著仙人掌。它們發現達爾文走近，一隻烏龜瞪了他一眼，慢慢走開；另一隻發出一陣近乎咒罵聲，然後把頭和四肢縮進殼裏。這還不能算是大烏龜。島上有些烏龜要七八個壯漢一起才能把它抬起來。
群島上土產的蜥蜴有兩種，一種陸棲，一種水棲，都巨大無比。仿佛這炎熱的海島，為它們提供了特別豐富的營養，達爾文觀察發現，蜥蜴卵具有厚重的石灰質外殼，這無疑起了保護作用。而青蛙卵則很容易被海水衝走。隻有蜥蜴在這一片火山島上生生不息，而且發展壯大著。
一次，達爾文追一隻蜥蜴，一直把它追到懸崖邊，以為它無路可逃，隻好跳海了，因為它畢竟會遊泳，可以絕處逢生。誰知它偏偏不跳，就那樣死死地爬在懸崖的邊緣，睜大一雙眼睛望著。達爾文輕而易舉地捉住了它。它沒有反咬一口，隻是驚惶地從鼻孔裏分泌出一種怪異的液體。
還有一次大海退潮後，達爾文捉到幾隻蜥蜴，想做個實驗。他把蜥蜴送進海中，看看它們究竟會怎麼樣?沒過多久，它們便從海中拚命地爬上來，就在達爾文身旁的岩石和海草的夾縫中藏起來，以為上了岸就沒有危險了。
達爾文經過考察，終於找到了解釋蜥蜴這種奇怪行為的答案。原來，這一帶島嶼上沒有它們的勁敵，而海裏卻有置它們於死地的鯊魚。是環境改造了它們的本能，使它們適應生存。
島上共有四十多種鳥，都是當地才會有的鳥類。達爾文收集的昆蟲，也沒有一種是完全相同的。而他在傑姆斯島收集的71種植物標本，原產有38種，其中30種是其他，島嶼上看不到的。他在阿爾比莫爾島收集的26種原產植物標本中，隻有4種在其他島上能夠找到。加拉帕戈斯群島各島嶼之間距離不遠，緊緊相依，彼此的地質、標高、氣候各種條件類似。如此類似的生存環境，為什麼會蘊(ｙùｎ)育出不同的種類?
更讓達爾文難忘的是那些可愛的鳥：百舌鳥、金翅雀、巧婦鳥、大蛋鳥……甚至禿(ｔū)鷹，對人毫無畏懼，相反格外喜歡接近人。這些鳥經常飛到他的身旁，用帽子就可以把它們罩下來。槍在這裏毫無用武之地，達爾文用槍杆便把一隻禿鷹從樹上輕而易舉地推下來。有一隻百舌鳥索性趁達爾文睡覺時停在他喝水的勺子上。待達爾文醒來，拿起勺子慢慢地喝水，它依然站在勺子上一動不動，靜靜而友好地看著達爾文享用。這些可愛的鳥有時幹脆落在達爾文的帽子上、手腕上，跟他親昵(ｎì)。
引起達爾文興趣的是島四周環布的珊瑚礁。作為一名科學家，隻有特殊的生物才會令他如癡如醉。他登上大約800米高的高地，全島的風光盡收眼底，美麗的珊瑚礁一目了然一目了然：一眼就能看清楚。，在陽光下分外奪目。島完全被珊瑚礁包圍，僅僅露出一個小小的出入口，供船隻靠岸。
經過幾十天的航行，他們到達新西蘭和澳大利亞，然後跨過印度洋，經過好望角，準備向英國返航了。
這次航海，達爾文研究成果非凡。他收集到大量的生物標本、化石以及種種寶貴的第一手資料。但達爾文認為更重要的收獲是改正了自己以前許多不良習慣與缺點，養成了良好的習慣：那就是盡心盡力從事一門科學研究工作。他堅持記航海日記，在學習與研究中提高自己。書上的記載、自己的推斷，在沒有證實以前，他不隨便下定論。這種良好的習慣，奠定了一個科學家對科學發展能夠做出貢獻的重要基礎。
1836年10月2日，小獵犬號終於駛進了英國的港口。整整5年了，達爾文不再是當年的達爾文了。祖國迎接他的勝利歸來，呼喚著一位偉大的科學家和一個劃時代的科學學說的誕生。
這一年，達爾文27歲。