酝酿了近一个世纪的进化思想，终于在达尔文的手中形成了宏大而有说服力的体系。生物进化理论正式确立。
查理·达尔文1809年2月12日生于英国希罗普郡。他的祖父伊拉斯谟·达尔文曾经是18世纪英国著名的医生和博物学家，发表过《动物学》等多种生物学著作，是进化论的先驱之一。他的著作中充满了虽条理性不够但十分大胆的进化思想。达尔文的父亲罗伯特是一位有名的医生，母亲苏珊娜是著名瓷器收藏家韦奇伍德的女儿。韦奇伍德和老达尔文当年都是伯明翰地区“太阴学社”的成员。该学社每逢满月那天聚会，直到月亮升起很高，社员们才乘着月光各自回家。“太阴学社”即得名于此。当时参加该学社的还有化学家普里斯特利、工程师博尔顿和发明家瓦特。太阴学社是英国科学史上一个十分重要的科学团体。总的来说，达尔文的身世有些不凡。
幼年时代的达尔文没有表现出什么特别的天分。8岁那年他被送进了一家教会学校，可是他对圣经故事一点也没有兴趣，倒是喜欢在河边钓鱼，上树摸鸟蛋，还喜欢搜集杂七杂八的物品。后来，他又进了一家很著名的中学，但依然不喜欢学校里的教育。这时候他迷上了打猎和养小动物，而功课却很一般。老师对他很恼火，认为他“不可救药”。父亲对他更是不满意，经常训斥他：“你除了打鸟、玩狗和抓老鼠外什么也不会干，这样下去会给我们家丢脸的。”16岁时，达尔文提前离开了这所中学，被送去爱丁堡大学学医。这是他们家的祖传职业。不幸的是，达尔文完全没有学医的才能，他一看见流血就感到不舒服。不过在爱丁堡大学期间，达尔文掌握了不少生物学知识，对拉马克的进化论亦有所接触。因为在生物学业余研究中的成绩，还被选为一个名叫普林尼学会的学生组织的书记。
父亲看他对医学确实没有兴趣，便决定让他学神学，以便将来能有一个体面的职业，达尔文于是在1828年进入剑桥大学的神学院。一开始他学习十分努力，考试成绩也不错，但不久他就发现其实他对神学也不感兴趣。他再次向父亲提出不学神学。但老达尔文岂能一次次依了这个没有出息的儿子，严词拒绝之后将他臭骂了一顿。于是达尔文更加不好好学习，整天跟一些纨绔子弟一起赛马、打猎、酗酒。他自己后来也承认“在剑桥的三年是完全浪费了”。但他在剑桥也结识了一些新的朋友，比如植物学教授亨斯洛。他还在亨斯洛的介绍下去听著名的地质学家塞奇威克的地质学课，后来也与塞奇威克成了朋友。1831年暑期，塞奇威克带达尔文去北威尔士地区做过一次地质考察。这次考察中，达尔文收集了不少岩石标本，而且从塞奇威克那里学到了一个科学家的基本工作方法。他认识到所谓科学“在于综合事实，从而才能从其中得出一般的法则或结论”。
这年8月，英国海军的“贝格尔号”舰准备去南美进行科学考察，主要是测绘南美东西两岸和附近岛屿的水文地图，同时完成环球各地的时间测定工作。就在船即将启程时，船上还缺一个懂地质学的博物学家。这个职位的主要工作是记录沿途看到的各种自然现象。亨斯洛推荐达尔文去。达尔文本来就不想当牧师，自然很愿意随船外出考察，但他父亲不同意，说这种事情与一个未来牧师的身份不相称。后来在达尔文的舅舅的劝说下，他父亲终于同意了，但船长又不干了。这位船长是个很迷信颅相学的人，他觉得达尔文的长相有点怪。他认为达尔文鼻子的形状表明这不是一个精力充沛的人，恐不能胜任这次旅程。幸好船长最后并没有坚持这一点，只是心里有些不满。
12月27日，贝格尔号从英国普利茅斯港起航，先是南下非洲，从非洲西海岸西渡南大西洋到达巴西，又从巴西南下，绕过麦哲伦海峡到达南美洲西海岸的利马和加拉帕戈斯群岛，再从加拉帕戈斯群岛横渡太平洋去新西兰和澳大利亚，由澳大利亚穿越太平洋经过好望角再次回到巴西，然后从巴西直接回国。贝格尔号的环球航行历时5年，直到1836年10月2日才回到出发港普利茅斯。
达尔文被安排在船尾顶部的海图室工作和居住。这里是船上颠簸最厉害的地方。达尔文起初晕船，后来慢慢适应了。他工作起来很卖力，认为自己终于找到了热爱的事业。他克服了种种困难，跟随考察团深入丛林，登上高山，收集各种动植物标本，挖掘古生物化石，记录地层情况。他坚持每天记日记、写报告，为日后的研究工作积累了丰富的材料。
休息的时候，达尔文阅读了随身带着的赖尔的《地质学原理》。地质渐变的思想使达尔文产生了强烈的认同感，而赖尔所倡导的地质学研究中的比较历史方法给达尔文以深刻的启迪。在南美洲东海岸，达尔文目睹了物种随地域分布而变化的明显的规律性：有亲缘关系的物种总是分布在邻近的地域，随着距离的增大，一个物种为另一个物种所代替；两地距离越远，物种的差异越大。在南美西海岸的加拉帕戈斯群岛，达尔文发现此处的大部分生物都与大陆上的类似，但各岛又各有自己特有的物种，即使是同一物种，各岛也呈现出微小的差异。例如有一群燕雀，它们十分相似，但由于某一器官特征而被划分为14个亚种。这些亚种分布在不同的岛上，而且在世界其他地方似乎也不存在，这是令人惊异的。
物种的巨大丰富性和连续性，使达尔文对流行的物种起源的上帝创造论产生了怀疑。他想到，为了创造这么多仅有微小差异的生物变种，上帝要花去多少精力。上帝难道会做这样不经济的事情？赖尔的方法论和达尔文本人实地考察所接触到的活生生的事实，使他产生了生物逐渐进化的思想。
回到英国后，达尔文已经成了一个训练有素的博物学家。他的举止言谈都不再是一个无所事事的小青年。父亲见到儿子发生了这么大的变化，既十分惊讶又十分高兴。在休息了几个月后，达尔文即埋头整理他的考察报告，相继出版了《航海日志》《地质报告》（包括《珊瑚礁》《火山岛屿地质观测》《南美地质观测》三部）《贝格尔号航行中的动物学发现》。《地质报告》的出版使他成了一位闻名的地质学家。他很快被选入地质学会，并于1838年被任命为学会秘书。也是在这一年，达尔文与他舅舅的女儿、表姐埃玛结婚。埃玛与达尔文青梅竹马，婚后生活也十分美满。只是到了晚年，达尔文常常为他们是近亲结婚而不安。
结婚给达尔文带来了经济保障。老达尔文和老韦奇伍德给了这对新人不少钱，使他们每年拥有1000多英镑的固定收入。这使达尔文可以无后顾之忧地从事他所喜爱的研究事业。他们婚后定居在伦敦附近一个叫唐村的地方。达尔文继续整理他的地质和生物资料，进一步思考进化问题。
在唐村住下不久，达尔文就写出了《珊瑚礁的结构和分布》一书，提出环状珊瑚礁是珊瑚虫的残骸累积而成的。这一看法马上得到了认可。赖尔本来认为珊瑚礁是水下的火山口，读了达尔文的著作后，他修改了他在《地质学原理》中的看法，采纳了达尔文的观点。
1838年，达尔文偶然读到了英国经济学家马尔萨斯的名著《人口论》。马尔萨斯在书中雄辩地证明，如果不加阻止的话，人口将以几何级数如1，2，4，8，16……那样增长，而粮食只可能以算术级数如1，2，3，4……那样增长。这种增长比例上的失调，必导致人口过剩。为了调整人口与食物之间的平衡，必定会发生饥饿、瘟疫或战争，以消灭过剩的人口。
马尔萨斯关于人类为争夺食物所导致的灾难性竞争的观点，给达尔文留下了深刻的印象。他自然想到在自然界中，生物间一定也有类似的生存竞争，而且由于它们繁衍更迅速，这种生存斗争就更为激烈。
贝格尔舰的环球考察已使达尔文完全接受了赖尔式的生物渐变思想，马尔萨斯的著作更使他对生物进化的机制有了某种领悟。1842年，达尔文将他的一些想法写成了一篇35页纸的提纲。1844年，他又写了一篇更长的230页的《物种起源问题的论著提纲》。尽管其中以自然选择为基础的生物进化论已经成型，但达尔文感觉材料还不够，论据还不充分，便没有立即着手写作他关于进化论的著作。直到1854年，他才又回到这个课题的研究上来。
达尔文意识到，生物界存在着极为巨大的繁殖力和大量的变种，但是只有那些在生存斗争中有适应能力的变种才存活下来，并得以有最多的后代，其余的变种被淘汰。这就是自然选择的过程。为了证明这一过程，达尔文首先研究人工选择问题。事实上，人类一直在进行培育优良品种的工作，并且已经成功地培育出强壮的马匹、产奶的奶牛、产毛的绵羊、产肉的肉鸡等，但是有关人工育种的学术著作充满了谬误。达尔文亲自进行家鸽的育种实验，从而对变异和选择问题有了更深的了解。1856年，在赖尔的敦促下，达尔文准备开始写作《物种起源》。但他是一个十分严谨的人，还想等着收集更多的材料和证据，以写出一部卷帙浩繁、证据确凿的进化论巨著。
赖尔的敦促是有道理的。当时进化思想已经广为流传，如果达尔文不抓紧，很可能被人抢先。果不其然，正当达尔文慢吞吞地写作到1858年夏天时，突然有一天收到一封从马来半岛写来的信和一篇论文。信是一位名叫华莱士的青年生物学家写来的，论文的题目是《论变种无限地离开其原始模式的倾向》。华莱士在信中征求达尔文对这篇论文的看法，并说如果有价值的话就请转交给赖尔发表。达尔文读完华莱士的短文如同遭受雷击，原来该文极为清晰地表达了达尔文二十多年来一直思考着的生物通过自然选择而进化的思想，其遣词造句甚至都与达尔文的提纲相同。达尔文说：“即使华莱士手中有过我在1842年写出的那个草稿，他也不会写出一个较此更好的摘要来！甚至他用的术语现在都成了我那些章段的标题。”
华莱士比达尔文小14岁，但有着与达尔文相同的经历。他在马来半岛和印度尼西亚群岛考察时也发现了物种随地理位置发生变化的现象，在提出自然选择理论时也受到马尔萨斯人口论的影响。正因为如此，他才能独立地提出与达尔文的理论极为相似的进化理论。
达尔文有点心灰意冷，打算停止《物种起源》的写作计划，让华莱士的论文单独发表了事。赖尔听说这件事后，主持了公道。他让华莱士的论文与达尔文1842年和1844年的提纲同时发表，然后力劝达尔文加快写作的速度。这样，达尔文才加紧写作，于1859年11月24日出版了生物学史上划时代的巨著《论通过自然选择的物种起源，或生存斗争中最适者生存》（一般简称为《物种起源》）。由于学界事先已知道这本书的写作情况，均等待着该书的出版，结果新书问世的第一天，初版1250本就被抢购一空。
《物种起源》广泛引证了生物在人工培养下的进化现象、在自然条件下的多样性分布、生物化石所呈现的时间上的生物进化现象，以说明在自然选择作用下的物种进化规律。达尔文认为，家养物种起源于少数几种野生物种，但由于物种本身有遗传和变异两种性质，其中对人类有用的变异就在人工选择过程中被保留了下来。保留下来的有用的性状通过遗传继续传给后代，后代中又出现的变异则再一次被选择，这样，家养物种就沿着对人类越来越有用的方向进化。
人工选择是在一个相对较短的时间内，造就出符合人类需要的物种，达尔文认为，自然界同样也可以在一个相对缓慢得多的时间内，以其自然条件，造就出与各种环境相适应的物种来，而且由于自然条件在地理和历史上的多样性，自然界所造就的物种远比人工造就的多得多。
比如长颈鹿，并不是它经常伸长脖子导致它的后代脖子这么长，而是由于变异的缘故，有些鹿生来颈就长一些。这些长颈的鹿因能吃到更多的树叶，所以更易存活。漫长的岁月过去了，那些脖子变长的变异因素在生存竞争中总是保持着优势，因而不断积累，终于形成了我们今天看到的长颈鹿。
进化论一发表，达尔文就陷入了来自四面八方的批评之中。批评有些来自宗教方面，有些来自科学界内部。来自科学界内部的两个批评最让达尔文头痛。一是物理学家开尔文勋爵提出的地球年龄问题。这位热力学理论的重要奠基者，运用地球冷却理论计算过地球的年龄，结论是2000万～4000万年。可是这个时间对进化过程来说显然是太短了。另一个难题是工程师詹金提出的。他根据当时广为流传的融合遗传理论证明，新的小小变异均会在与正常个体的交配中完全淹没。这两个难题达尔文都无法解决，以致他在重版《物种起源》时，观点变得越来越不明朗。他抱怨自己太急了，本来他要用更为充分的论据来使人们不得不接受进化观点，现在却陷入无休止的批评之中。事实上，开尔文勋爵的地球年龄计算中忽略了地球内部会不断生成的新热量，因而把地球年龄计算得太小，而融合遗传问题需要有孟德尔的遗传学才能解释。
在《物种起源》中，达尔文没有涉及人类的进化问题。有许多激进的进化论者如赫胥黎、海克尔和斯宾塞，很快就将之用于说明人类在自然界的位置，但达尔文希望能有一些比较严肃的科学研究。他先是想让华莱士研究这个重要的问题，并愿意提供有关的材料。但华莱士这位进化论的创始人根本就不同意将进化论推广到人类自身，达尔文只好亲自攻克这个难题。1871年，他出版了《人类的由来及性选择》，很谨慎地描述了人类进化的图景。他的结论是：“人类和其他物种同是某一种古老、低级而早已灭绝了的生物类型的同时并存的子孙这一结论，其实在任何程度上都不算新鲜。”
社会上围绕着进化论问题闹得沸沸扬扬，论战此起彼伏。但达尔文是个不爱争吵的人。他一直避免任何论战，待在唐村他的家里不断地研究新材料，完善和修改进化理论。1865年，达尔文获皇家学会的科普利奖章，理由却不是因为他提出了进化论。这很像半个世纪后爱因斯坦获诺贝尔奖，理由却不是因为他提出了相对论。达尔文的朋友赖尔一直忠实地站在他这一边。1863年，赖尔还发表了《古老的人类》一书，将进化论用于人类的起源问题上。
达尔文的晚年，科学界已经不再怀疑进化论了，但社会上就此问题的辩论并没有平息。1882年4月19日，这位伟大的生物学家在家中与世长辞。他被安葬在威斯敏斯特大教堂的牛顿墓旁。这当然是盖世殊荣，但在生前，达尔文的理论却不像牛顿的理论那样受到举世公认。
