又如，查塔姆島上的居民告訴達爾文：當地有一種身體很大的貯水龜，能在每年雨量微乎其微的幹旱地區生活得很好，因為它善於長途爬行，能到很遠的地方找到水源，不僅把肚子喝飽了，還能把水貯存在膀胱和心囊裏。講述的人還說：“當我們口渴難熬的時候，可以喝它貯存的水，尤其是心囊裏的水，滋味特別甘美。據說從前西班牙人登島後，就是沿著它爬行的腳印找到了第一個水源的。”這些典型的例子，使達爾文感到動物和自然界之間存在著一種密切的關係。
1833年8月，達爾文在朋塔阿耳塔組織了很多人，進行了一次大規模的化石發掘工作。
有一天，人們挖到了一種劍齒獸的化石，它的身體像大象那麼大，牙齒卻小得像老鼠，而眼睛、耳朵和鼻孔又像水中的海牛。達爾文目睹這個“怪物”化石的時候，感到十分驚奇。
他問旁邊的人：“為什麼現代不同類型動物的特征集中在古代同一種動物身上呢？”可是誰也答不上來。晚上，達爾文久久地思索著：也許，現在的不同動物是從古代某種動物演變來的？可是，《聖經》上說的卻是萬物不變呀！他不能不感到懷疑了。
1835年9月，達爾文在加拉帕戈斯群島工作了一個多月，采製了大批動植物標本，群島上約有225種植物，他采到了193種標本，其中約100種是這個島嶼上特有的。
在群島上，達爾文還觀察到了島上所有的26種小鳥。在這26種小鳥中，有十四種地雀。乍看起來，它們和南美大陸的地雀十分相似，因此，過去的旅遊者，誰也沒有注意到它們的特點。但是目光敏銳的達爾文卻細心地作了比較，並且著重分析了這些地雀的嘴巴與其他特征：他發現這十四種地雀，雖然都與南美洲的地雀相似，但是它們的嘴巴在寬厚、大小等方麵又不完全一樣，並且還有其他小的差異。這是什麼原因造成的呢？經過調查，他才知道，群島上的地雀都是由南美洲遷移來的，由於群島上的生活環境與南美洲不同，它們的形態就漸漸地發生了變化。
在幾年的考察活動中，達爾文耳聞目睹了生物界的大量變異的事實，終於拋棄了《聖經》上關於物種不變的觀點，大膽地提出了物種可變的設想。
1835年底，“貝格爾”艦駛離了加拉帕戈斯群島，橫越太平洋、印度洋，繞過好望角，勝利返航了。
1836年10月2日，達爾文激動地登上了祖國的海岸。
“物種是可變的！”這是達爾文經過航海實踐得出來的結論，也是他艱苦卓絕的勞動結晶！五年環球考察期間，達爾文經常冒著猛獸毒蛇襲擊的危險，忍受饑渴，單身深入到陸地內部甚至是渺無人煙的原始地帶，尋找化石，采製標本。為了接近群眾，他還孜孜不倦地學習各種方言和外語。為了采到動物標本，他學會了各種狩獵的技術，例如他曾從拉巴拉他土著人那兒學到了捕捉美洲獅的本領。……達爾文向大家介紹了巴塔哥尼亞的大沙漠和籠罩著原始森林的鐵府依苟群山；詳細地講述各種美麗的珊瑚礁和形態奇異的聖赫勒那島；還有因火山而“升起”的聖牙果島嶼以及種種地質奇觀和熱帶生物……他無限喜悅地說：“貝格爾艦的環球航行，在我的一生中是極其重要的事件，它決定了我的整個事業。”
《物種起源》的起源@達爾文一回到倫敦，立刻開始研究在考察期間所搜集的化石標本。從1836年7月，他便著手整理第一部關於說明物種起源的事實筆記，以後的22年，他不斷的研究，直到《物種起源》的發表。
達爾文雖然在航行期間形成了物種可變的科學見解，但是物種為什麼發生變化，各種生物之間有什麼聯係，都是未解之謎，達爾文決心揭開這秘密中的秘密。
達爾文深入到群眾中間，與老農、育種家、園藝家交談，傾聽他們介紹人工選育良種的實踐經驗。
同時，達爾文又重點研究了家鴿品種起源的問題。他請朋友從中國的福州、廈門以及印度和波斯等地寄來當地的鴿子標本，並參加了倫敦的兩個養鴿俱樂部的活動，達爾文注意到：家鴿中有的嗉囊肥大，有的鼻子很高，有的尾羽特別發達，……至少有20種明顯不同的外形。達爾文找出各種類型的代表分別進行解剖，發現它們盡管外形差異很大，但是內髒和骨骼的構造基本上相同。他進一步調查和研究了家鴿的飼養史。原來，不同種類的家鴿它們的祖先都是岩鴿；岩鴿由野生轉為家養後，因生活環境的改變，經過長期的人工培養才形成了各種各樣的鴿子。假如有人喜愛嗉囊大的品種，就挑選肥囊的家鴿進行交配，經過幾代連續選擇，就能培養出嗉囊像皮球似的球胸鴿了。
有一天，達爾文在公園裏看到各種金魚，有紅的、灰的、黃的、黑的，還有花斑的，有的頭戴花冠，有的尾鰭優美，真是五顏六色，光彩奪目，達爾文自言自語道：它們又是怎麼形成的呢？