Al conocerlas, notó que todas estaban formadas por piedra volcánica, pero cada una tenía características diferentes; algunas tenían gran vegetación, otras eran áridas, y que el clima en estos lugares también era distinto. Además, observó que en todas ellas había organismos muy semejantes que tenían variantes propias y definida.
Gracias a ello tuvo necesidad de encontrar diversas explicaciones respecto al origen de las especies.
En el viaje advirtió ciertas similitudes entre algunos restos fósiles y los animales actuales; por ejemplo, entre fósiles muy parecidos al esqueleto del hipopótamo actual.
Darwin anotaba sus observaciones en un diario y las enviaba a Inglaterra, junto con el material recolectado y las descripciones correspondientes.
Entre los datos analizados por Darwin destaca la diferencia de picos de los pinzones de las Galápagos que tenían forma y tamaño variados.Gracias a las etiquetas que les puso, supo cuáles se alimentaban de semillas, insectos, néctar y frutos. Con ello se preguntó por qué había diferencias entre ellos y en las costumbres alimentarias, si todas las islas estaban formadas por el mismo tipo de roca y estaban a una altura similar.
Darwin participó en una expedición alrededor del mundo, cuyo objetivo era elaborar mapas geográficos de la parte más desconocida de América del Sur, la zona de la Patagonia y la Tierra del Fuego, así como de las islas Galápagos, Nueva Zelanda y Australia.
Con sus observaciones formuló algunas suposiciones; por ejemplo que provenían de una población que venía de Sudamérica, que cuando llegó a las diferentes islas se adaptó a consumir los alimentos ahí disponibles, es decir, los pinzones de todas las islas provienen de un ancestro en común, pero al llegar a cada isla se reprodujeron libremente manifestando variabilidad entre ellas, ya que formaron poblaciones en cada isla.
Esto fue posible gracias a la invitación que en 1831 le hizo su profesor de botánica John Stevens Henslow.
Su profesor se encargaba de difundir las notas y explicaciones de Darwin en diferentes sociedades científicas de Europa.
Con observaciones como estas, Darwin se preguntaba por qué habían desaparecido esas especies y cómo habían surgido las especies que hoy conocemos. Esto lo llevó a pensar que los organismos encontrados eran antepasados de las especies actuales.
Observó la exuberante vegetación de la zona y la presencia de organismos que, en ese tiempo, eran desconocidos para los europeos. También encontró restos de animales gigantescos totalmente desconocidos, los que observó y comparó con organismos similares a los que se conocían en Europa.
Darwin visitó las islas Galápagos, un archipiélago situado en el océano Pacífico, muy cerca de la costa de Ecuador.