I 1831 la Darwin ut på en av kanskje verdenshistoriens mest betydningsfulle jordomseilinger med HMS Beagle. Reisen, som varte i fem år, gikk via Kapp-Verde øyene til Sør-Amerika og videre til Stillehavet. På reisen samlet han inn et stort materiale om geologiske fenomener, fossiler og levende organismer. Det var spesielt studier av fossile pattedyr fra Sør-Amerika og fugleverdenen på Galápagosøyene som gjorde et sterkt inntrykk på Darwin. På Galápagosøyene observerte han forskjellige finkefugler på de ulike øyene, og konkluderte med at øyene hadde arter med helt spesielle særpreg.
I reiseberetningen fra 1839 skriver Darwin: «Når man ser en slik trinnvis serie med bygningsformer i en liten, nært beslektet gruppe fugler, kunne man faktisk falle for tanken om at én art fra en opprinnelig sparsom fuglebestand på øyene var blitt valgt ut og modifisert til flere formål.»
I hovedarbeidet «Artenes opprinnelse», som kom ut i 1859, hadde Darwin samlet en mengde kjensgjerninger som viste at utviklingen av den organiske verden virkelig har funnet sted. Dessuten la han fram teorien om hvorledes utviklingen foregår: Alt liv på jorden har utviklet seg ved naturlige prosesser fra en opprinnelig urcelle til planter, dyr og mennesker. Utviklingen innen en art og overgangen fra en art til en annen har skjedd ved hjelp av tilfeldige mutasjoner og naturlig utvalg ved at de best tilpassede har overlevd i kampen for tilværelsen. Tilpasning knyttes til ett naturmiljø som stiller bestemte krav til individet. Et dyr som er godt tilpasset et liv i jungelen, kan være dødsdømt ute på savannen.
Darwin mente dessuten at det må ha eksistert en overgangsform mellom krypdyr og fugl. Dette ble bevist i 1861 da det ble funnet avtrykk av en krypdyrlignende skapning med fjær – Archaeopteryx – på en sandsteinhelle i Sør Tyskland. Denne «urfuglen» ble ett av mange funn som skulle underbygge Darwins teorier. Boken vakte stor oppsikt, og opplaget på 1250 eksemplarer ble utsolgt på dagen. Nye opplag kom etter hvert, og ble på kort tid oversatt til de fleste europeiske språk – til norsk først i 1889. I dag regnes boken som en av de viktigste og mest innflytelsesrike fagbøkene som noensinne er skrevet.
Darwin mente at egenskaper kunne arves og endres over tid. «Oppskriften» vår er kartlagt i detalj, og sammenligninger med andre arter viser en forbløffende likhet. I dag er det for eksempel kjent at mennesker og sjimpanser har 98,6 % av sine DNA-nukleotidsekvenser og hele 99,6 % av sine DNA-aminosyresekvenser felles. Dette fellesgodset sannsynliggjør at våre respektive stamfedre skilte lag for mellom fire og fem millioner år siden. Stikk i strid med en utbredt misforståelse av darwinismen, så er det absurd å påstå at menneskets forfedre er sjimpanser og gorillaer. Ikke bare mennesker, men også andre arter er i kontinuerlig endring, og gorillaene kan på sin side være like forskjellige fra våre felles stamfedre som vi er.
Makroevolusjon går ubønnhørlig sakte. I mikroskopisk skala har det dukket opp eksempler som også knyttes til utviklingsteorien. Den genetiske koden ligger i DNAet i cellene. Koden kan ommøbleres under mutasjoner, og celler er særlig utsatt for slike endringer når den deler seg. Hos bakterier har vi de senere årene observert at slike mutasjoner kan endre cellen slik at den ikke lenger påvirkes av antibiotika. Bakterier utvikler motstand mot antibiotika. Denne egenskapen kan videreføres til nye bakterier når den aktuelle cellen deler seg. Slik tilpasser bakteriestammen seg de nye omgivelsene ved at mikroevolusjonen forsterker bakteriene.
Ett av problemene med evolusjonsteorien er de mange leddene som mangler i artsrekkene – de såkalte «missing links». Selv forklarte Darwin dette med at det fossile materialet er ufullstendig, og at beinfragmenter fra flere arter er vanskelig å finne, fordi de har smuldret opp over tid. Denne forklaringen er delvis riktig. Mange funn tyder på at det flere ganger har skjedd hopp i utviklingen. Arter har plutselig forsvunnet, og nye arter med nye egenskaper har kommet til.
På 1990-tallet oppsto utviklingspsykologien – en tverrfaglig disiplin som forener perspektiver fra utviklingslæren, psykologien, sosialantropologien og den kognitive vitenskapen. Et sentralt spørsmål her er hvordan menneskets bevissthet kan ha oppstått ved hjelp av naturlig utvalg. Utviklingspsykologien reiser bl.a. spørsmål som har stor betydning for både den biologiske og samfunnsvitenskapelige forskningen om mennesket – om hvordan hjernen virker og hvorfor den virker slik den gjør. Stadig flere spesialiserer seg på temaer som knyttes til moralens opprinnelse, språkets utvikling, bevissthetens plass i naturen osv.. I og med at deler av forskningen utføres i mer eller mindre eksplisitt dialog med Darwins teori, viser dette hvilket stort apparat han satte i gang. Vi kan trygt si at Darwins utviklingslære har revolusjonert både vitenskap, verdensbilder og samspillet mellom jordens livsformer.
Selv om hovedtrekkene i utviklingslæren har massiv støtte blant forskerne i dag, er det langt fra alle som er like begeistret og hyller Darwin på hans fødselsdag den 12. februar. Teorien hevder at utviklingen inkludert oss mennesker ikke har noe bestemt mål eller noen bestemt hensikt, og at den foregår ved naturlig utvalg av varianter som har oppstått tilfeldig. Muligens var dette en av årsakene til at Charles Darwin ventet så lenge med å publisere sin teori. Han var trolig bekymret for at teorien ville bli oppfattet som en trussel mot det etablerte britiske samfunnet, og samtidig rive ned mennesket fra sitt guddommelige ståsted.
Utviklingsteorien ga oss ikke bare ett nytt menneskesyn, men også et lenge etterlengtet rammeverk for å forstå og forklare variasjonen i naturen, dens historie og ikke minst dens unike orden. Den britiske filosofen William Paley, som Darwin for øvrig var betatt av, så skjønnheten og samspillet i naturen på en slik mirakuløs måte hvor alt er uløselig knyttet sammen til en helhet. Han konkluderte med at det finnes en skaper som har gjort alt godt. Kreasjonistene mener også at en skaper står bak hver eneste art, og at alt liv på jorden er så genialt utformet at det ikke kan ha utviklet seg ved hjelp av tilfeldige endringer. Derfor må en intelligent kraft stå bak. En slik påstand gir også livet mening i stedet for en teori som gjør oss til tilfeldige resultater av en evig forandring.