生活目标的更替
达尔文热爱自然科学、勇于实践的求知精神，在父亲眼里，却是背叛家庭的行为。为了使儿子将来能成为一位高明的医生继承家业，罗拔·瓦尔宁把16岁的达尔文和他的哥哥一起，都送往爱丁堡学医去了。
但是，医学院的生活已经无法改变达尔文自幼培养的兴趣和性格了。每当课余或假日，他就奔向海滨、田野和高山。自然界的虫鱼鸟兽、花草树木简直成了他的好朋友。
他很喜欢水生动物，常和同学们一起到纽亥文海边或淡水湖去。他们和渔民一道撒网捕鱼，捕捞牡蛎，并且制成各种标本，带回来分析研究。
有一次，达尔文利用简陋的显微镜，进行了两小时的观察和分析之后，发现了板枝介所产生的带有鞭毛并能运动的幼虫，而过去都被研究家们错误地认为是板枝介的卵。另一次，他又通过显微镜观察到类似蠕虫的海蛭的卵衣，而过去曾被人们认为是墨角藻幼龄阶段的球状体。于是，他把这两项发现写成两篇论文，在当时大学生们所组织的自然科学研究团体“普林尼学会”上宣读，获得了大家的好评，这使年轻的达尔文受到了极大的鼓舞。
达尔文非常虚心好学。有一次，他听说一位黑人擅长剥制鸟类标本，就立即前往拜访和请教。他从黑人老师那儿学会了制作标本的技术，彼此还建立了深厚的感情。
在达尔文17岁那年的暑假里，他和两位朋友背上行装，穿越北威尔士，作了一次长途徒步旅行。他们每天走三十英里路，有时还攀登积雪的高山，常常累得喘不过气来，可是达尔文的心情却格外舒畅，他和朋友们捕获和采制了很多不常见的鸟雀和植物标本。
医学院的两年过去了。
父亲看到儿子的“习性”不改，非常恼怒，又把达尔文送进英国剑桥大学的基督教学院去学神学。
罗拔·瓦尔宁要达尔文专攻神学，目的在于使儿子成为高贵的牧师。但是达尔文却想，将来当了乡村牧师，倒可以借着闲暇的时间，去探索生物界的秘密。
神学院的生活开始了。有次上课，一个学生站起来问道：“老师，世界上各种各样的生物是怎样来的呢？它们之间有什么关系吗？”牧师庄重地回答：“世界上的一切生物都是上帝按一定的目的创造出来的。比如猫吧，被造出来是为了吃老鼠，而创造老鼠也正是为了给猫充当食物。这些动物，乃至世上的万物都是不会变化的。你们看，上帝的智慧是多么至高无上啊！”
这是达尔文从小就听烦了的陈词滥调，他觉得毫无兴趣。所以，课余时间他常常去找自然科学家，和他们一起谈心，散步，做实验，讨论他真正关心的科学问题。在科学家们的关怀和指导下，达尔文学到了丰富的知识。同时，在神学院的三年中，他对昆虫学的爱好也更加强烈了。不论严寒酷暑，风霜雨雪，都无法阻止他的脚步，许多地方都留下了达尔文考察活动的足迹。
达尔文在自传中津津乐道地记叙了一个有趣的故事：“有一天，我正在为搜集昆虫标本而剥削老树皮的时候，突然看见了两只珍奇的甲虫，立刻用两手分别逮住了它们，正在这时候，我又发现了第三只从未见过的甲虫，真舍不得失去这宝贵的机会啊！我马上把右手里的那一只甲虫砰的一下放进嘴里。哎呀！它分泌了一股辛辣的液汁，辣得我的舌头发烧，使我不得不把它吐出来，它跑掉了，而第三只甲虫也没捉到。”
小小的故事生动地反映了达尔文是多么热衷于生物学的研究，多么珍惜每一次科学实践啊！
1831年，22岁的达尔文从剑桥大学毕业，获得了牧师的职位。但是，他的全部感情和志向却集中在生物学和矿物学上了。五年的大学生活，使达尔文更加热爱自然科学。由于他长期注意实践，坚持自学，虚心求教，因此不仅掌握了比较坚实的科学基础知识，而且具备了一定的独立从事科学研究和分析问题的能力，为他参加环球考察创造了良好的条件。
远洋航行
有一天，达尔文刚刚结束了一次科学考察归来，妹妹递给了他一封信。
达尔文拆开一看：啊！它带来了多么令人高兴的喜讯！他在剑桥大学的老师汉斯罗在信中告诉他，“贝格尔”舰上需要一位博物学者。汉斯罗认为达尔文很适合担任这项工作，就推荐了他。原来，达尔文迈出剑桥校门的时候，正是英国完成工业革命的时期。英国政府为了进一步掠夺殖民地，寻找更多的资源和扩大市场，决定派“贝格尔”舰到世界各地做环球考察。得到这个消息的时候，达尔文心里再也无法平静了。
他不禁联想起少年时代阅读的《世界奇观》里所描述的一切，想起了《南美旅行记》中的动人情景：一幅万木参天，青藤缭绕，百花争艳，百鸟齐鸣的热带生物界景象立刻浮现在眼前。
现在，久已盼望的展翅飞翔的时候终于到来了！达尔文请舅舅帮助说服了固执的父亲，愉快地整理了行装，满怀激情地登上了“贝格尔”舰。
1831年12月27日，“贝格尔”舰由英国德翁港起锚，达尔文的考察活动也随之开始了。首先，他在船尾布置了一张网，捕获各种各样的水生动物，然后将它们逐一鉴定，解剖，登记入册……正当达尔文在愉快地忙碌的时候，天空突然阴暗起来。瞬间，海面上翻滚起狂风恶浪，舰只剧烈地颠簸着。达尔文无法站立，渐渐觉得远方岛屿的轮廓在视野中模糊了，他顿时感到天旋地转，接着，就一个劲儿地呕吐了。
水手们看到这种情形，不禁担心地说：“这可怎么办？还刚刚开始呢，今后的远航……”可是，达尔文异常坚定地回答：“不要紧，我一定会战胜它！”话音未落，“哇——”又吐开了。
大家赶忙把他扶到舱里的吊床上休息。达尔文对水手们说：“谢谢你们了，请放心，如果这次航行半途而废的话，那么，我将来在坟墓中也决不会安息的。”确实，追求科学真理的美好理想激励着他，使达尔文充满着战胜困难的坚强信念。晕船的痛苦算得了什么呢！水手们一走，他又拿起书来读了。
达尔文实践了自己的诺言，坚持不懈地工作着。他把每天所观察到的各种现象都准确、详细地写进了航海日记和考察笔记。并且，一遇机会，就将它们寄回英国。这个工作持续了将近五年，直到航程结束。即使旅途中他曾因发烧不退，病了两个多月，日记也从未间断过。
在达尔文的航海日记中，记载着极其丰富而生动的考察事实。例如：一天深夜，他正在灯下研究甲壳类的小动物，一位值班水手突然飞快地闯进舱室，向他喊道：“达尔文先生，快、快去看海洋发光！”
达尔文急忙登上甲板。啊，真的！海面上映出了一道“光带”。达尔文又惊又喜，经过认真的观察和思考，他明白了：原来这是海里一些会发光的浮游生物聚集成群所放射出的冷光把海面照亮了。达尔文立即将生物发光的这场“精彩表演”写进了笔记。
“贝格尔”舰穿过赤道，进入南半球的太平洋海面，很快驶达圣保罗岛。这是一个长仅四分之一英里的小小岛屿，到过这儿的人非常少，现在也只有达尔文和副舰长惠克哈姆愿意上岛考察。于是，水手们用小船送他们俩登上了岛屿。
荒无人烟的岛上，小鸟群聚。它们由于不曾“领教”过人的威胁，所以见了人也不展翅飞逃。在岛上捕鸟无需使用猎枪，随便拿块石头或者用地质锤就可以将它们打死，不一会，猎获物就把小船装满了。
1832年2月，舰只到达佛得角群岛。群岛上郁郁葱葱，铺满了奇花异草，这儿有千种彩蝶，万类昆虫，珍禽奇兽，古怪化石，确是一个琳琅满目的生物世界，呈现出生机勃勃的动人景象。
达尔文赞赏不绝，时常处于“非常惊奇之中”。他不禁想：究竟是什么力量把大自然装饰得这样美丽呢？难道真象神学院的老师在讲述《圣经》的时候所说的，形形色色的生物都是上帝按照伟大计划创造出来的吗？他还记得自己不久前给舰上水手们复述这些说教的时候，见闻广博的水手们都捧腹大笑了。是啊，他们为什么觉得可笑呢？对这个问题，达尔文决心继续探索，找到答案。
因此，航行每到一处，他都很重视向当地劳动群众学习、求教，细心询问动植物的种类，它们有什么特性。当地人民热情地向这位谦逊的访问者介绍情况，有时候，还主动地为达尔文当向导。
例如，有一次，他听到一位高侨人说：“我们这里的雌鸵鸟总是成群地把蛋下在同一个巢里，等到有20到40个蛋的时候就让雄鸟孵化，而雌鸟又集体到另一个巢下蛋了。”
达尔文听了将信将疑，便亲自做了一次实地调查。当他了解雌鸵鸟每隔三天才下一个蛋的情形以后，立即恍然大悟了！原来，上面说的那种习性，正是鸵鸟对当地炎热气候的一种适应性的表现。假如一只雌鸟把每次排卵期的十几个蛋全部下完再自己孵化，那么，先下的蛋在高温环境里早就变坏了。
又如，查塔姆岛上的居民告诉达尔文：当地有一种身体很大的贮水龟，能在每年雨量微乎其微的干旱地区生活得很好，因为它善于长途爬行，能到很远的地方找到水源，不仅把肚子喝饱了，还能把水贮存在膀胱和心囊里。讲述的人还说：“当我们口渴难熬的时候，可以喝它贮存的水，尤其是心囊里的水，滋味特别甘美。据说从前西班牙人登岛后，就是沿着它爬行的脚印找到了第一个水源的。”这些典型的例子，使达尔文感到动物和自然界之间存在着一种密切的关系。
1833年8月，达尔文在朋塔阿耳塔组织了很多人，进行了一次大规模的化石发掘工作。有一天，人们挖到了一种剑齿兽的化石，它的身体像大象那么大，牙齿却小得像老鼠，而眼睛、耳朵和鼻孔又像水中的海牛。达尔文目睹这个“怪物”化石的时候，感到十分惊奇。
他问旁边的人：“为什么现代不同类型动物的特征集中在古代同一种动物身上呢？”可是谁也答不上来。晚上，达尔文久久地思索着：也许，现在的不同动物是从古代某种动物演变来的？可是，《圣经》上说的却是万物不变呀！他不能不感到怀疑了。
1835年9月，达尔文在加拉帕戈斯群岛工作了一个多月，采制了大批动植物标本，群岛上约有225种植物，他采到了193种标本，其中约100种是这个岛屿上特有的。
在群岛上，达尔文还观察到了岛上所有的26种小鸟。在这26种小鸟中，有十四种地雀。乍看起来，它们和南美大陆的地雀十分相似，因此，过去的旅游者，谁也没有注意到它们的特点。但是目光敏锐的达尔文却细心地作了比较，并且着重分析了这些地雀的嘴巴与其他特征：他发现这十四种地雀，虽然都与南美洲的地雀相似，但是它们的嘴巴在宽厚、大小等方面又不完全一样，并且还有其他小的差异。这是什么原因造成的呢？经过调查，他才知道，群岛上的地雀都是由南美洲迁移来的，由于群岛上的生活环境与南美洲不同，它们的形态就渐渐地发生了变化。
在几年的考察活动中，达尔文耳闻目睹了生物界的大量变异的事实，终于抛弃了《圣经》上关于物种不变的观点，大胆地提出了物种可变的设想。
1835年底，“贝格尔”舰驶离了加拉帕戈斯群岛，横越太平洋、印度洋，绕过好望角，胜利返航了。
1836年10月2日，达尔文激动地登上了祖国的海岸。
“物种是可变的！”这是达尔文经过航海实践得出来的结论，也是他艰苦卓绝的劳动结晶！五年环球考察期间，达尔文经常冒着猛兽毒蛇袭击的危险，忍受饥渴，单身深入到陆地内部甚至是渺无人烟的原始地带，寻找化石，采制标本。为了接近群众，他还孜孜不倦地学习各种方言和外语。为了采到动物标本，他学会了各种狩猎的技术，例如他曾从拉巴拉他土著人那儿学到了捕捉美洲狮的本领。达尔文向大家介绍了巴塔哥尼亚的大沙漠和笼罩着原始森林的铁府依苟群山；详细地讲述各种美丽的珊瑚礁和形态奇异的圣赫勒那岛；还有因火山而“升起”的圣牙果岛屿以及种种地质奇观和热带生物……他无限喜悦地说：“贝格尔舰的环球航行，在我的一生中是极其重要的事件，它决定了我的整个事业。”
《物种起源》的起源
达尔文一回到伦敦，立刻开始研究在考察期间所搜集的化石标本。从1836年7月，他便着手整理第一部关于说明物种起源的事实笔记，以后的22年，他不断的研究，直到《物种起源》的发表。
达尔文虽然在航行期间形成了物种可变的科学见解，但是物种为什么发生变化，各种生物之间有什么联系，都是未解之谜，达尔文决心揭开这秘密中的秘密。
达尔文深入到群众中间，与老农、育种家、园艺家交谈，倾听他们介绍人工选育良种的实践经验。
同时，达尔文又重点研究了家鸽品种起源的问题。他请朋友从中国的福州、厦门以及印度和波斯等地寄来当地的鸽子标本，并参加了伦敦的两个养鸽俱乐部的活动，达尔文注意到：家鸽中有的嗉囊肥大，有的鼻子很高，有的尾羽特别发达，至少有20种明显不同的外形。达尔文找出各种类型的代表分别进行解剖，发现它们尽管外形差异很大，但是内脏和骨骼的构造基本上相同。他进一步调查和研究了家鸽的饲养史。原来，不同种类的家鸽它们的祖先都是岩鸽；岩鸽由野生转为家养后，因生活环境的改变，经过长期的人工培养才形成了各种各样的鸽子。假如有人喜爱嗉囊大的品种，就挑选肥囊的家鸽进行交配，经过几代连续选择，就能培养出嗉囊像皮球似的球胸鸽了。