達爾文生活的轉折是結識亨斯羅教授。經他推薦，達爾文以博物學家的身份參加了貝格爾艦的環球考察。達爾文說：“參加貝格爾艦的航行是我一生中最重要的一件事，它決定了我的整個事業。”1831年12月27日，貝格爾號從英國普利茅斯港起航，先是南下非洲，從非洲西海岸西渡南大西洋，到達巴西；又從巴西南下繞過麥哲倫海峽到達南美洲西海岸的利馬和加拉帕戈斯群島；再從加拉帕戈斯群島橫渡太平洋去新西蘭和澳大利亞；由澳大利亞穿越太平洋經過好望角再次回到巴西，然後從巴西直接回國。在5年的環球考察中，他通過觀察到的大量事實，使他確信長期自然力的作用才是造成地球表麵地質變化的真正原因，地質變化中並沒有什麼神的創造力量。而南美洲現存生物和化石古生物的地質聯係，加拉巴戈斯群島各島嶼上同種生物的各種差異，澳大利亞生物物種同歐洲比較的特異性質……更使他越來越懷疑上帝創造物種、物種絕對不變的正確性。這期間達爾文采集了數以千計的動物、植物、化石、礦物和岩石標本，寫下了幾十本日記和筆記，不僅獲得了豐富的經驗知識，而且衝破了特創論思想的牢籠，為創立生物進化學說打下了基礎。
回到英國後，達爾文已經成了一個訓練有素的博物學家，他的舉止言行都不再是一位無所事事的小青年。他一方麵整理5年的旅行日記和搜集的動物資料、地質資料，撰寫了《貝格爾號航行期間的博物研究和地質研究日記》、《貝格爾號航行中的地質學》，主編了《貝格爾號航行中的動物學》；另一方麵，又加緊搜集有關物種變異的材料，思考物種理論問題。1838年10月偶然閱讀馬爾薩斯的《人口論》，觸發他找到了久久思考而不決的物種進化的機製，這就是自然選擇。確立了自然選擇原則，生物界的各種巧妙的適應現象，不同地域同種生物的各種差異等看似不可思議的問題，都迎刃而解了。但達爾文沒有急於公布自己的發現，他又做了大量的材料搜集和長期的細致思考。從1837年7月記第一本有關物種變異的筆記算起，到1859年10月1日校改完《物種起源》清樣止，達爾文為建立進化學說花了整整22年的時間。
查理·羅伯特·達爾文（1809～1882）1859年11月24日達爾文出版了生物學史上劃時代的巨著《物種起源》。由於學界事先已知道這本書的寫作情況，均等待著該書的出版，結果新書問世的第一天，初版1250本就被全部搶購一空。《物種起源》的發表，猶如一顆重磅炸彈投入平靜的水麵，頓時掀起了巨浪狂濤。身穿黑道袍的教士，信奉特創論的學者，為傳統觀念所束縛的科學家，對《物種起源》及其作者發起了狂暴的圍攻。大主教威爾伯弗斯和歐文等精心策劃，準備在牛津科學大會上重溫居維葉戰勝聖提雷爾和拉馬克的美夢，一舉剿滅生物進化學說。誰知卻被赫胥黎、胡克等駁得體無完膚。達爾文的進化學說以大量確鑿的事實和縝密的推理，爭取到了越來越多的科學家的讚同和支持。正像金斯說的：“達爾文單憑真理和事實的力量，正在到處獲得勝利，像洪流那樣勢不可擋。”
進行科學研究是達爾文生活的最大樂趣。達爾文進行科學工作的基本特點是，一切假說、理論都建立在大量可靠事實的基礎之上。因此，他一生都無比勤勉地進行觀察和搜集事實。在他臨終的前一天下午，還抱病作了實驗觀測記錄。達爾文為後人留下了無比寶貴的精神財富。
1882年4月19日，這位偉大的生物學家在家中與世長辭了。他被安葬在威斯敏斯特大教堂牛頓的墓旁，這無疑是蓋世殊榮。