1842年，达尔文第一次写出《物种起源》的简要提纲。1859年11月24日，达尔文出版了《物种起源》一书。第一版印数达一千二百五十册书发行当天就被抢购一空，不得不印第二版。到1862年这本书连印五版并被迅速译成三种外国文字。
《物种起源》一书，全面提出以自然选择为基础的进化学说。该书出版震动当时的学术界，成为生物学史上的一个转折点。自然选择的进化学说对各种唯心的神造论、目的论和物种不变论提出根本性的挑战，使当时生物学各领域已经形成的概念和观念发生根本性的改变。
达尔文在人工选择和生存斗争的理论基础上，提出了“自然选择理论“。自然界中的各种因素每时每刻都对生物体发生不同程度的影响起它们产生变异。在生存斗争中这些变异，有的利于生物体的生存面从留下来，有的不利于生存而被淘汰——生物通过自然选择，适者生存。
达尔文指出，变异和遗传是生物界中存在着的普通规律。个体变异要决定于生存条件的改变；而个体之间产生的变异，只有通过遗传才能利累和现固，逐渐形成新的类型。所以，遗传是生物界中另一重要特性。
达尔文认为生物界是在不断变化之中，新的物种是通过性状变异和自然选择的作用逐渐形成的，“物种不是被独立创造出来的，就像变种样，是从其他物种传下来的”。“我充分相信，物种不是不变的。”一个物种的后代在形态和机能上常有许多不同：由于发生了繁殖过剩，后代个别之间就出现生存斗争，中间类型的个体逐渐死亡，只有利于生存的极端类型被保存下来。
那些被保存的类型又重复了同样的过程，继续产生更显著的变异。于是有利变异不断积累和加强，由微小的个体差异发展到较大的变种，然后，形成差异更大的亚种、新种、新属、新科………物种形成的过程有其长期性和渐变性，在变种、种、属、科之间都没有真实的界限存在。一个物种变为另一个新物种需要经过漫长的时间。这些在短暂的历史时期内一般不可能完全看到这个变化过程。
这部书第一次对整个生物界的发生、发展情况，做出了科学的解释这是一个不需要求助于造物主，比以往的任何进化学更令人信服的理论学为说。《物种起源》的问世，标志着人类对生物界认识的巨大成就，它第、次给当时在生物界占统治地位的神创论、物种不变论以沉重的打击，有九地推动了近代生物学的发展，把人类对自然界的认识引向一个新的时代。
晚年的达尔文一方面与病魔进行斗争，一方面进行艰辛地工作、1860—1872年，达尔文发表了《动物和植物在家养下的变异》、《人类起源与性的选择》、《人类和动物的表情》等三部生物学经典著作，对人工选择做了系统的叙述，并提出性选择及人猿同一祖论，证明人类是由动物进化来的，进一步充实了进化学说的内容。
达尔文的进化论在自然科学史上有划时代的意义，他首先发现了地球上有机界的发展规律，创立了科学的进化论学说。达尔文的进化论是19世纪自然科学三大发现（能量守恒和转换定律，细胞学说和进化论）之一。马克思主义的创始人对达尔文的学说给予很高的评价。1860年，马克思读了《自然选择》以后，曾写信给恩格斯高度评价了达尔文的著作，认为正是达尔文的研究成果“为我们的观点提供了自然史的基础”。
没有思考就不会有好的和有创见的见解。我先是学习，而后是环球旅行，然后是学习，这就是我的自传。
