В течение десяти лет после возвращения из кругосветного плавания Ч.Р. Дарвин издал в пяти томах подробные описания результатов своих зоологических и ботанических сборов, очерки о роли искусственного отбора, монографию «Геологические наблюдения в Южной Америке» (1846 г.). В июне 1858 г. Ч.Р. Дарвин получил на отзыв статью английского натуралиста Альфреда Рассела Уоллеса, содержащую основные постулаты теории естественного отбора, и собирался рекомендовать её для печати, несмотря на то, что в это время уже несколько лет писал фундаментальный труд на ту же тему, и многие главы были завершены. Лишь близким друзьям Ч.Р. Дарвина, знавшим о его работе, удалось уговорить его сделать «извлечения» из своего сочинения и опубликовать их вместе со статьёй А. Уоллеса. В результате статья А. Уоллеса и «извлечения» Ч.Р. Дарвина были опубликованы в одном томе трудов Линнеевского общества. Появление статьи А. Уоллеса заставило Ч.Р. Дарвина сконцентрироваться на исследовании об эволюции, которое вышло в 1859 г. под названием «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых рас в борьбе за жизнь». 1250 экз. книги (весь первый тираж) были распроданы за день. Быстрый успех дарвинизма и огромное внимание, которое привлекли труды Ч.Р. Дарвина, объяснимы, прежде всего, его авторитетом как учёного: все его выводы сделаны на основании фактов и экспериментов и являются результатом глубокого анализа имевшихся в его распоряжении материалов. Помимо этого основные положения дарвинизма как теории, несомненно, созрели к тому времени и не случайно были одновременно и независимо сформулированы двумя исследователями. Из опубликованных впоследствии сочинений Ч.Р. Дарвина наиболее известны: четырёхтомный труд о систематике и морфологии усоногих раков (1851–1854 гг.), «Выражение эмоций у человека и животных» (1872 г.) и «Насекомоядные растения» (1875 г.). Второе послужило основой для выделения новой науки (этологии), занимающейся поведением животных. В знак признания его заслуг Ч.Р. Дарвин был похоронен рядом с Исааком Ньютоном в Вестминстерском аббатстве в Лондоне. За время плавания на «Бигле» Ч.Р. Дарвину удалось собрать большое количество биологических, геологических и палеонтологических материалов, классификацией и подробным изучением которых он занимался много лет. Во время путешествия он впервые серьёзно задумался о роли пространственной изоляции в эволюции. На эту идею его натолкнуло изучение фауны Южной Америки, явно возникшей в два этапа, причём древняя (раннетретичная) фауна по характеру эволюции отличалась от более поздней. Это позволило Ч.Р. Дарвину предположить, что материки Северная и Южная Америка были долгое время изолированы друг от друга. В ещё более яркой форме о роли пространственной изоляции в эволюции свидетельствовали наблюдения Ч.Р. Дарвина, сделанные им на Галапагосских островах, где он подробно исследовал дивергенцию «дарвиновских вьюрков», а также гигантских сухопутных черепах. Помимо установления роли пространственной изоляции в эволюции Ч.Р. Дарвин во время раскопок нашёл интереснейшие данные об эволюции, реально имевшей место во времени.