Pendant son séjour à bord du H.M.S. Beagle, et plus tard à Londres, Darwin avait rencontré les idées du révérend T.R. Malthus. Malthus avait réalisé que, bien que les humains puissent doubler leur population tous les 25 ans, cela ne se produisait pas dans la pratique. Il pensait que la raison en était qu'une lutte pour l'existence (ou les ressources) limitait leur nombre. Si leur nombre augmentait, alors la famine, les guerres et les maladies causaient plus de morts. Darwin, qui savait que tous les êtres vivants pouvaient, en principe, augmenter leur nombre, commença à réfléchir à la raison pour laquelle certains survivaient, tandis que d'autres ne survivaient pas. p264-268 Sa réponse prit des années à se développer.
La théorie de l'évolution dit que tous les êtres vivants sur Terre, y compris les plantes, les animaux et les microbes, proviennent d'un ancêtre commun en changeant lentement au fil des générations. Darwin a suggéré que la façon dont les êtres vivants ont changé au fil du temps est due à la sélection naturelle. C'est la meilleure survie et reproduction de ceux qui s'adaptent le mieux à leur environnement. S'adapter à l'endroit où l'on vit s'appelle s'adapter. Ceux qui s'adaptent le mieux à l'endroit où ils vivent, les mieux adaptés, ont les meilleures chances de survivre et de se reproduire. Ceux qui sont moins bien adaptés ont tendance à ne pas survivre. S'ils ne survivent pas assez bien pour élever des jeunes, cela signifie qu'ils ne transmettent pas leurs gènes. De cette façon, l'espèce change progressivement.
Le premier chapitre de l'Origine traite des animaux domestiqués, tels que le bétail et les chiens. Darwin a rappelé aux lecteurs les énormes changements que l'humanité avait apportés à ses animaux domestiques, qui étaient autrefois des espèces sauvages. Ces changements ont été provoqués par l'élevage sélectif, qui consiste à choisir des animaux ayant des caractères désirables pour les reproduire. Cela s'est fait de génération en génération, jusqu'à ce que nos races modernes soient produites. Peut-être que ce que l'homme a fait délibérément, pourrait se produire dans la nature, où certains laisseraient plus de descendants que d'autres.
Darwin a remarqué que même si les jeunes plantes ou animaux sont très semblables à leurs parents, il n'y en a pas deux qui soient exactement identiques et il y a toujours une gamme de formes, de tailles, de couleurs, etc. Certaines de ces différences que la plante ou l'animal peuvent avoir obtenues de leurs propres ancêtres, mais d'autres sont nouvelles et causées par des mutations. Lorsque ces différences rendent un organisme plus apte à vivre dans la nature, il a de meilleures chances de survivre et transmet ses gènes à sa progéniture, et eux à leur progéniture. Toute différence qui réduirait les chances de survie d'une plante ou d'un animal aurait moins de chances d'être transmise et finirait par disparaître complètement. Ainsi, des groupes de plantes ou d'animaux similaires (appelés espèces) changent lentement de forme pour mieux vivre et avoir plus de descendants qui leur survivront. La sélection naturelle présente donc des similitudes avec la sélection, sauf qu'elle s'effectue d'elle-même, sur une période beaucoup plus longue.
Il a commencé à y réfléchir en 1838, mais il a fallu vingt ans avant que ses idées ne soient rendues publiques. En 1844, il est parvenu à rédiger une ébauche des idées principales dans son carnet. Les historiens pensent qu'il n'a pas parlé de sa théorie parce qu'il avait peur de la critique publique. Il savait que sa théorie, qui ne parlait pas de religion, soulevait des questions sur la vérité littérale du Livre de la Genèse. Quelle qu'en soit la raison, il n'a pas publié sa théorie dans un livre avant 1859. En 1858, il entendit qu'un autre biologiste, Alfred Russel Wallace, avait les mêmes idées sur la sélection naturelle. Les idées de Darwin et Wallace ont été publiées pour la première fois dans le Journal of the Linnaean Society à Londres, en 1858. Puis, Darwin a publié son livre l'année suivante. Ce livre s'intitulait On the Origin of Species by means of Natural Selection, ou la préservation des races favorisées dans la lutte pour la vie. On l'appelle généralement L'Origine des Espèces.
