在劍橋大學，達爾文結識了對於他一生至關重要的人物——漢斯洛教授。達爾文人生的轉折點將從這裏神奇地開始，這是他自己和他的父親都沒有想到的。
漢斯洛教授講授植物學。達爾文雖然是專攻神學，但他早在進劍橋大學之前，就從哥哥的口中知道了漢斯洛教授是位極為博學的專家，因此格外仰慕。劍橋大學裏有些科係公開演講，學生可以自由聽課。達爾文選擇了漢斯洛教授植物學這門課程。
在劍橋大學學習期間，有兩本書對達爾文影響很大。一本是《南美洲旅行記》，一本是《自然科學入門》。他讀了這兩本書，對到南美洲這塊陌生的地方去探險旅行產生了莫大的興趣，對植物學和地質學更加喜愛了。
有一次，他剝開一棵老樹的樹皮，發現了兩隻甲蟲。這兩隻甲蟲的形狀和顏色，他以前沒見過，便動手去捉，左手捉住一隻，右手捉住一隻。可就在這時候，他又發現了第三隻更為罕見的甲蟲，就立刻把右手裏的甲蟲含在嘴裏，去捉那一隻。不料，放在嘴裏的那隻甲蟲排出一種液體，把他的舌頭都刺激得發麻了，接著又感到十分疼痛。
“呸!”達爾文趕緊吐出甲蟲，那隻甲蟲就很快跑了。而那第三隻也逃得無影無蹤。
達爾文十分懊喪，就去找生物教授漢斯洛。教授見他悶悶不樂，就問：
“看你的樣子，有什麼不高興的事吧?”“教授，我本想捉幾隻少見的甲蟲送給您，卻沒捉住。”
教授聽他講完捉甲蟲的事，大笑起來，從書架上取出一本書，名為《昆蟲圖譜》，翻到其中一頁，對達爾文說：
“你看，上次你送給我的那些甲蟲標本，有一些是未發現的新種類，我送給斯蒂芬先生鑒定過，他已經寫到書裏了。”
達爾文仔細一看，那上麵果然有他采集的一種蛾子和12種甲蟲的標本圖樣，旁邊還注著“查理·達爾文先生采集”一行字。他激動極了，為自己能給科學事業貢獻力量而自豪。他把新采集的罕見甲蟲送給教授。後來，人們為紀念達爾文，就把這種甲蟲取名“達爾文”。
決定一生的環球航行
1831年，達爾文畢業於劍橋大學。但學校規定還需另選一專業繼續學習兩個學期。漢斯洛建議達爾文學地質學。達爾文聽從教授的意見，參加了北威爾斯的地質考察工作。聖誕節前夕(ｘī)，達爾文剛剛從北威爾斯回到家中，便立刻收到漢斯洛教授的一封信。
這不是一封平常的信。這封信對達爾文的命運有巨大影響，並使得他的名字震驚世界。漢斯洛教授信中要達爾文立即趕回劍橋。
達爾文趕回劍橋，在漢斯洛教授家中看到一位年輕的船長，正在同教授一起等待自己的到來。
他就是小獵犬號的船長菲子洛。
英國政府準備派菲子洛的小獵犬號前往南美洲南端考察地形。菲子洛願意讓出自己船長室的一部分，征求一名不要薪金的生物學家一並同船前往。生物學權威漢斯洛教授向這位船長推薦(ｊｉàｎ)了年輕的達爾文。
這是達爾文夢寐以求的事。他非常感謝漢斯洛教授，可謂機不可失，時不再來。
誰知好事多磨。菲子洛船長卻沒有看中達爾文，幾乎要拒絕他同船而行。
不過，這位年僅23歲的船長，對於比他小一歲的達爾文的決心還是很感動的，難免湧出惺惺(ｘīｎɡ)相惜的情感。更何況這是漢斯洛教授力薦的人物呢!
菲子洛隻是對達爾文說：“你可以隨時要求離船。我會向海軍部申請讓你搭乘別的船返回英國。”
達爾文聽出這話的意思。他是怕自己在中途就會堅持不下去。於是，達爾文表示：“我就是暈船嘔吐，也不放棄這次探險航行。我絕不會半途而廢!”
菲子洛船長聽後很高興，帶他在倫敦購買航海必需品，尤其是向達爾文推薦買一支與他手中型號相同的手槍。達爾文花了60鎊買下這支手槍，並且認真聽從他的囑托：“無論到什麼地方，一定要把子彈頂上膛以後才可以上岸!”
這時候，達爾文忽然覺得自己的心髒怦怦跳得格外劇烈。他懷疑自己是否患有心髒病。如果那樣，出航以後又該如何適應船上的生活啊?他很難受。
朋友和家人在向他告別。他沒有告訴任何人，也沒有敢去找醫生看病。他知道菲子洛船長的脾(ｐí)氣，如果知道了自己有病，船長肯定不會讓一個病號上船。更何況船長心中本來就對自己劃著一個猶豫不決的問號。
1831年12月27日，小獵犬號在菲子洛船長指揮下，離開英格蘭的得文港，向著南美洲出發了。
曆經巴西之後，小獵犬號又向阿根廷的布宜諾斯艾利斯進發。達爾文從黑河口登陸，徒步進軍，先到布蘭加港，然後再步行到布宜諾斯艾利斯與船會合，為的是沿途考察。
在這片神奇又帶有原始蠻荒之地，達爾文收獲頗(ｐō)豐。他采集到古代陸棲動物的骨骸(ｈáｉ)，發現古代米羅龍的化石，觀察到逆(ｎì)風奔跑像是打開風帆布船的美洲鴕鳥，在仙人掌上築巢的灶鳥，和能夠發出小狗吠叫聲的長腳鳥……
如今，艱辛、困苦、疲勞、傷痛，都甩在了身後。他已經整整走了12天。
小獵犬號此時尚停在孟都港。達爾文在布宜諾斯艾利斯休整一星期後，沿著巴拉那河，溯流而上到聖大非做地質調查。
這片平原上的生物很少，達爾文在巴拉那河邊意外地發現了“特基索多象”的牙齒和頭骨以及“馬斯特多象”的牙齒碎片，真是喜出望外。他認為，“馬斯特多象”以及角部中空的反芻(ｃｈú)類動物，都是從西伯利亞遷移到北美洲，然後通過當時還沒有沉入水中的西印度大陸抵達南美洲的。後因高原隆起與西印度群島的形成，造成這類動物絕種。