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.
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.
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.
Darwin anotaba sus observaciones en un diario y las enviaba a Inglaterra, junto con el material recolectado y las descripciones correspondientes.
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.
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.
Su profesor se encargaba de difundir las notas y explicaciones de Darwin en diferentes sociedades científicas de Europa.
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.
Esto fue posible gracias a la invitación que en 1831 le hizo su profesor de botánica John Stevens Henslow.
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.