כבר בשנת 1838 פיתח דארווין תיאוריה קיצונית על האבולוציה, אך הוא פירסמה רק 21 שנה לאחר מכן, וגם זה, רק משום ששמע על חוקר בשם וואלס, שעמד להקדימו. בשנת 1858 קיבל דארווין מכתב מוואלס, שהושפע מקריאת "באוכלוסיה" של מאלתוס והגיע להשקפה זהה לזו של דארווין על גלגולי צורות החיים. הדבר זרז את דארווין להשלים את חיבורו. ייתכן, כי הסיבה לחלוף השנים הרבות היא בתוכן עבודתו, שהיה כה הרסני עבור החשיבה המערבית המסורתית. דארווין העתיק את מושג התחרות על אמצעי הקיום מן החברה האנושית שבה היא מופיעה כמאבק מודע, אל עולם החי והצומח, שבו היא מתגלמת בברירה הטבעית. הוא הדגיש שמסקנותיו אינן שונות בהרבה מאלו של קודמו למארק, שדיבר על "נטיה להתקדמות הטבועה בבע"ח", אך שלל את טענתו של לאמרק בדבר "נטיה להתקדמות הטבועה בבע"ח מחמת מאמציהם להסתגל לצרכי החיים". 
דארווין היה הראשון ששכנע את עולם המדע, שצורות חיים שונות באות ממוצא משותף ושהמינים אינם יציבים וקבועים. לפי למארק, ההסתגלות היא האמצעי שנוקט בע"ח לתכלית הישארותו, ואילו לפי דארווין, השארות המחוננים - לעמוד במלחמת הקיום - היא ההסתגלות. 
אבן הנגף בקבלת תורתו של דארווין לא היתה נעוצה בקושי מדעי כלשהו, אלא בתכולה הפילוסופית הקיצונית שבבשורתו של דארווין ובקריאת התיגר שלה על מכלול האמונות המערביות. דארווין טען שלאבולוציה אין שום תכלית: הפרטים נאבקים אך ורק כדי להגדיל את ייצוג הגנים שלהם בדורות הבאים. אם העולם מפגין מידה של הרמוניה וסדר, זוהי בסך הכל תוצאה מקרית של מעשי הפרטים המבקשים יתרון לעצמם. לטענת דארווין, לאבולוציה אין כיוון: היא איננה מוליכה בהכרח ליצורים מפותחים יותר. האורגניזמים משפרים את הסתגלותם לסביבה המקומית ותו לא. "ניוונו" של הטפיל הוא מושלם בדיוק כמו הילוכו של צבי.  
דארווין קרא לאיי גלפגוס "מעבדת אבולוציה חיה" שכן רעיונותיו קיבלו חיזוקים בדמותם של בעלי חיים רבים בהם צפה על האיים. דארווין הסיק כי מינים שונים התפתחו באיים, למרות שמקורם באב קדמון משותף, וכי הסיבה לכך היא בהישרדותם של פרטים שהיו בעלי יתרון פיסיולוגי. למרות שבאותה עת לא הכירו החוקרים את מדע הגנטיקה, הניח דארווין כי מקור ההתאמה הפיסיולוגית לתנאי הסביבה הוא בשינוי גנטי אקראי, העשוי להביא לתפקוד טוב יותר של הנושא אותו, או עלול לגרום לו הפרעה בתפקוד. במילים פשוטות, אם השינוי הגנטי מביא ליתרון תפקודי, סביר שבעליו ישרדו טוב יותר, וכך יופיע גורם זה גם אצל צאצאיו בדור הבא. לעומת זאת, שינוי גנטי שיביא לחסרון תפקודי, ייסב לבעליו נזק, וסביר כי לא יעבור לדור הבא. כך "מתאים" עצמו כל אורגניזם חי לסביבתו, מאז ומעולם. 
בגלפגוס הדוגמאות לתהליך האבולוציה רבות ומגוונות: 14 מיני צבי יבשה חיו על פני האיים בעת ביקורו של דארווין, וסביר כי מוצא כולם במין קדמון אחד, שכמה פרטים שלו הגיעו לאיים משלו, ועברו התאמה סביבתית לאיים שתנאי הסביבה בהם שונים. כך גם לגבי הפרושים המפורסמים, עליהם עבד דארווין: מאותו מין שהגיע בהתחלה, התפתחו במהלך השנים 13 מינים שונים, בעלי צורת מקור שונה, תזונה שונה וכיוב'. 
בהעדר יונקים אוכלי עשב באיים, תפשו זוחלים (בעיקר צבי יבשה ואיגואנות) את הגומחה (הנישה) האקולוגית הזאת, וגם זהו תוצר מובהק של תהליך אבולוציוני. 
"לא הייתי חושב כי איים, שהמרחק ביניהם כ –80 ק"מ, רובם בטווח עין זה מזה, הבנויים מאותו סוג סלע, גובהם דומה ושורר בהם אותו אקלים, יהיו מאוכלסים במינים כה שונים" (צ'. דארווין, 1835).