1698年，一個法國航海船隊在左安·德·博謝納指揮下來到這裏，盡管已經精疲力竭，需要休息，但是船員看到這些恐怖現象之後，紛紛要求立刻離開這恐怖的“自然博物館”。
最令達爾文感興趣的是，這裏各個小島的動植物形態各異。這些島上的動植物雖然跟南美大陸上的都很相像，但是大多數屬於不同的物種。他看出一個島上的鳥和另一個島上同種鳥兒並不完全一樣：它們的毛色、叫聲、巢和卵等等，都有種種差異。在島上，他至少采集了23種不同的鳥標本，都是新品種，沒有一種是在大陸上發現過的。島上的蝴蝶也和大陸上很相似，但是要小得多。
他又看到隻有在加拉帕戈斯才有的兩種巨龜，有的大到要八個人才抬得動。他又發現當地人一眼就可以看出哪隻龜是從哪一個島遊來的。
達爾文在他的日記裏這樣寫著：“這一切使我感到驚訝。”他認為，所有這些相似點與相異點，一定是有道理的。盡管島上的物種的祖先是從大陸上來的，但受到這裏特殊的地理環境和氣候條件強烈影響。這些島嶼南北排列，而這裏的海流又以東西方向為最強，群島很少受風暴的襲擊，沒有媒介使各島之間的植物種子、昆蟲和鳥類互相交流。後來經過了長期的變化，兩地的物種才逐漸地變得彼此不同了。
正是在這個奇妙的海島上，誕生了達爾文進化論的最初萌芽，給他以後提出的“進化”思想奠定了極其堅實的基礎。1842年，達爾文根據珊瑚礁的構造和分布，提出了關於珊瑚礁成因的學說。他認為，隨著火山島升降和受到侵蝕的同時，在暖海形成以珊瑚礁為邊緣的裙礁，然後變成堡礁，最後變成環礁。後來，根據蓋約特的調查以及對環礁的鑽探資料，他的學說得到了證實。在“獵犬”號沿著南美沿岸北上時，達爾文從發光的浮遊生物體上觀察出磷光現象。根據顯微鏡觀察可以看出：由於種類不同，“磷光”也不同。
達爾文後來講，從1836年回國至1839年結婚的兩年零三個月期間，是他的一生中出成果最多的時期。後來，由於航海時健康受到損害，1842年便離開倫敦到農村去生活。那清新的空氣，恬靜的田園風光，使他的健康得到恢複。在此期間，他整理、研究了堆積如山的資料，並把全部精力和時間都放在整理《物種起源》一書上。1858年，他44歲時，開始歸納總結，從事論文創作。
達爾文劃時代的不朽著作《物種起源：通過自然選擇或生存鬥爭中適者保留》一書，於1859年出版。給當時神創世界學說無異於投下了一枚重磅炸彈，造成了深遠的社會及科學影響。這本書寫得非常成功，初版在發行的當天售完，第二版也很快銷售一空，以後又被翻譯成多國文字。接著，達爾文的靈感如同火山一樣爆發，筆耕不斷，又相繼出版了《動物和植物在家養下的變異》、《人類起源及性的選擇》等創世傑作。雖然達爾文體弱多病，但由於生活安排得很有規律，加上愛妻精心照顧，一直活到73歲，1882年4月19日溘然長逝。達爾文的一生，是實踐的一生，勤奮的一生，從而留下了光輝的業績。他最重要的品質是酷愛自然科學。他以超人的毅力，注意觀察收集那些容易被人忽略的現象。他非常愛惜時間，相同的事情他決不重複做第二次，但卻能愉快地接待友人們的來訪，經常與他們進行交談。他的真實冒險經曆和優雅談吐，使訪談者如沐春風。他的朋友眾多，托馬斯·赫胥黎則經常是他的座上客。由於達爾文的理論所闡明的許多問題直接非難了各種宗教信仰，所以他的觀點受到了很多人的無端挑戰。然而，當時很有名望的科學家赫胥黎卻明確地支持了他。因此，達爾文的思想得到廣泛地傳播和承認。現代的研究也支持和證實了達爾文的觀點，即“生命以最原始的形式開始，並在生存鬥爭中獲得發展和變異，新的形式和種類不斷地在創生”。
當達爾文由於他的《物種起源》和《人的遺傳》這兩部大作而名揚四海時，他在地質學、植物學和動物學方麵也同樣聲名鵲起。他在《關於珊瑚礁，火山島，地質學觀測》這篇論文中提出的珊瑚礁形成的理論，直到今天對有關的研究仍具有重要的指導意義。達爾文還是首先研究海洋食物鏈中初級環節海洋浮遊生物、微型植物和動物的科學家之一。他在蔓足類甲殼動物的專題論文中描述了寄生性海洋甲殼動物，其中包括對成熟期階段貼附在船殼上的藤湖。達爾文的其他重要出版物還有《地質學和博物學研究雜誌》和《“獵犬”號航行中的動物學》等。