Чарльз Дарвин на борту брига «Бигль» прибыл на Галапагосские острова
В 1831 году, по окончании университета, Дарвин в качестве натуралиста отправился в кругосветное путешествие на экспедиционном судне королевского флота «Бигль», откуда вернулся в Англию лишь 2 октября 1836 года. Путешествие продолжалось без малого пять лет. Большую часть времени Дарвин проводит на берегу, изучая геологию и собирая коллекции по естественной истории, в то время как «Бигль» под руководством Фицроя осуществлял гидрографическую и картографическую съёмку побережья. В течение путешествия он тщательно записывает свои наблюдения и теоретические выкладки. Время от времени, как только для этого представлялся удобный случай, Дарвин отсылает копии заметок в Кембридж, вместе с письмами, включающими копии отдельных частей его дневника, для родственников.
За время путешествия он сделал ряд описаний геологии различных районов, собрал коллекцию животных, а также сделал краткое описание внешнего строения и анатомии многих морских беспозвоночных. В других областях, в которых Дарвин был несведущ, он проявил себя искусным коллекционером, собрав экземпляры для изучения их специалистами. Несмотря на частые случаи плохого самочувствия связанные с морской болезнью, Дарвин продолжал исследования и на борту судна; большинство его заметок по зоологии были о морских беспозвоночных, которых он коллекционировал и описывал во времена затишья на море.
С 15 сентября по 20 октября «Бигль» простоял на Галапагосских островах, проведя здесь картографические съёмки. Дарвин исследовал геологию и биологию островов. 17 сентября он высадился на острове Чатем, где описал местную флору, в частности его заинтересовал один кустарник семейства молочайных. 23 сентября Дарвин побывал на острове Чарльз. 29 сентября корабль проплыл рядом с крупнейшим островом Альбемарл и попал в бурю между ним и островом Нарборо. 8 октября экспедиция прибыла на остров Джеймс.
Проведя многочисленные исследования местной флоры и фауны, Дарвин описал её и собрал довольно большую коллекцию животных и растений. Из млекопитающих он поймал мышь, из птиц собрал 26 экземпляров, в том числе каракару и сплюшку. Дарвин исследовал разнообразную группу родственных птиц, распространённых на островах, которых он назвал земляные вьюрки. Благодаря наблюдению за разнообразием этих птиц у Дарвина впервые возникла идея об изменяемости видов. Среди пресмыкающихся-эндемиков он выделил игуан рода Amblyrhynchus, которые отличались тем, что могли плавать в море. Собрав почти полную коллекцию местных насекомых, Дарвин пришел к выводу, что не видел более бедной по составу их фауны местности в мире.