Më 1831, Darvini nisi një udhëtim në bordin e një anijeje të Marinës Mbretërore Britanike, HMS Beagle, e punësuar si natyralist . Qëllimi kryesor i udhëtimit ishte vëzhgimi i vijës bregdetare të Amerikës së Jugut dhe hartimi i porteve të saj për të bërë harta më të mira të rajonit. Puna që bëri Darvini ishte vetëm një bonus shtesë.
Darvini kaloi pjesën më të madhe të udhëtimit në tokë duke mbledhur mostra të bimëve, kafshëve, shkëmbinjve dhe fosileve . Ai eksploroi rajone në Brazil, Argjentinë, Kili dhe ishuj të largët si Galapagos. Ai i paketoi të gjitha ekzemplarët e tij në arka dhe i dërgoi përsëri në Angli me anije të tjera.
Pas kthimit të tij në Angli në 1836, puna e Darvinit vazhdoi. Studimet e mostrave dhe shënimeve të tij nga udhëtimi çuan në zbulime novator shkencore. Fosilet që ai mblodhi u ndanë me paleontologët dhe gjeologët, duke çuar në përparime në kuptimin e proceseve që formojnë sipërfaqen e Tokës. Analiza e Darvinit për bimët dhe kafshët që mblodhi e shtyu atë të pyeste se si formohen dhe ndryshojnë speciet me kalimin e kohës. Kjo punë e bindi atë për njohuritë për të cilat ai është më i famshëm – përzgjedhja natyrore . Teoria e seleksionimit natyror thotë se individët e një specie kanë më shumë gjasa të mbijetojnë në mjedisin e tyre dhe t’i kalojnë gjenet e tyre brezit të ardhshëm kur të trashëgojnë . tipare nga prindërit e tyre që janë më të përshtatshme për atë mjedis specifik. Në këtë mënyrë, tipare të tilla bëhen më të përhapura në specie dhe mund të çojnë përfundimisht në zhvillimin e një specie të re .
Në 1859, Darvini botoi mendimet e tij rreth evolucionit dhe përzgjedhjes natyrore në librin “Origjina e specieve” . Ishte sa popullor aq edhe i diskutueshëm. Libri bindi shumë njerëz se speciet ndryshojnë me kalimin e kohës – shumë kohë – duke sugjeruar se planeti ishte shumë më i vjetër se sa besohej zakonisht në atë kohë: gjashtë mijë vjet.
Çarls Darvini vdiq në vitin 1882 në moshën shtatëdhjetë e tre vjeçare. Ai është varrosur në Westminster Abbey në Londër, Angli.
