Während seiner Zeit auf der H.M.S. Beagle und später zu Hause in London war Darwin auf die Ideen des Rev. T.R. Malthus gestoßen. Malthus hatte erkannt, dass die Menschen ihre Bevölkerung zwar alle 25 Jahre verdoppeln könnten, dass dies in der Praxis jedoch nicht geschah. Er meinte, der Grund dafür sei, dass ein Kampf um die Existenz (oder Ressourcen) ihre Zahl begrenzte. Wenn ihre Zahl zunahm, dann verursachten Hungersnöte, Kriege und Krankheiten mehr Todesfälle. Darwin, der wusste, dass alle Lebewesen im Prinzip ihre Zahl erhöhen können, begann darüber nachzudenken, warum einige überlebten, andere aber nicht. p264-268 Seine Antwort brauchte Jahre, um sich zu entwickeln.
Die Evolutionstheorie besagt, dass alle Lebewesen auf der Erde, einschließlich Pflanzen, Tiere und Mikroben, von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen, indem sie sich im Laufe der Generationen langsam verändern. Darwin schlug vor, dass sich die Art und Weise, wie sich die Lebewesen im Laufe der Zeit verändert haben, durch natürliche Auslese geschieht. Dies ist das bessere Überleben und die bessere Fortpflanzung derjenigen, die am besten zu ihrer Umwelt passen. Sich an den Ort anzupassen, an dem man lebt, nennt man Anpassung. Diejenigen, die am besten an den Ort passen, an dem sie leben, die am besten angepasst sind, haben die besten Chancen, zu überleben und sich fortzupflanzen. Diejenigen, die weniger gut angepasst sind, neigen dazu, nicht zu überleben. Wenn sie nicht gut genug überleben, um Junge aufzuziehen, bedeutet dies, dass sie ihre Gene nicht weitergeben. Auf diese Weise verändert sich die Art allmählich.
Das erste Kapitel des Origin befasst sich mit domestizierten Tieren, wie Rindern und Hunden. Darwin erinnerte die Leser an die gewaltigen Veränderungen, die die Menschheit an ihren Haustieren, die einst wilde Arten waren, vorgenommen hatte. Die Veränderungen wurden durch selektive Zucht herbeigeführt - durch die Auswahl von Tieren mit wünschenswerten Charakteren, aus denen sie gezüchtet werden konnten. Dies war von Generation zu Generation geschehen, bis unsere modernen Rassen entstanden waren. Vielleicht könnte das, was der Mensch absichtlich getan hatte, in der Natur geschehen, wo einige mehr Nachkommen hinterlassen würden als andere.
Darwin bemerkte, dass, obwohl junge Pflanzen oder Tiere ihren Eltern sehr ähnlich sind, keine zwei genau gleich sind und es immer eine Bandbreite an Form, Größe, Farbe und so weiter gibt. Einige dieser Unterschiede mag die Pflanze oder das Tier von ihren eigenen Vorfahren haben, aber einige sind neu und durch Mutationen bedingt. Wenn solche Unterschiede einem Organismus das Leben in der Wildnis erleichtern würden, hätte er eine bessere Überlebenschance und würde seine Gene an seine Nachkommen und diese an ihre Nachkommen weitergeben. Jeder Unterschied, der dazu führt, dass die Pflanze oder das Tier eine geringere Überlebenschance hat, würde mit geringerer Wahrscheinlichkeit weitergegeben und schließlich ganz aussterben. Auf diese Weise verändern sich Gruppen ähnlicher Pflanzen oder Tiere (Arten genannt) langsam in Form und Gestalt, so dass sie erfolgreicher leben können und mehr Nachkommen haben, die sie überleben werden. Die natürliche Auslese hat also Ähnlichkeiten mit der selektiven Züchtung, nur dass sie sich über einen viel längeren Zeitraum von selbst vollzieht.
Er begann 1838 zum ersten Mal darüber nachzudenken, aber es dauerte volle zwanzig Jahre, bis seine Ideen öffentlich wurden. Bis 1844 war er in der Lage, einen Entwurf der wichtigsten Ideen in sein Notizbuch zu schreiben. Historiker denken, dass er nicht über seine Theorie sprach, weil er Angst vor öffentlicher Kritik hatte. Er wusste, dass seine Theorie, die sich nicht mit Religion befasste, Fragen über die wörtliche Wahrheit des Buches Genesis aufwarf. Was auch immer der Grund dafür war, er veröffentlichte seine Theorie erst 1859 in einem Buch. Im Jahr 1858 hörte er, dass ein anderer Biologe, Alfred Russel Wallace, die gleichen Ideen über die natürliche Auslese hatte. Die Ideen von Darwin und Wallace wurden erstmals 1858 im Journal der Linnaean Society in London veröffentlicht. Im darauf folgenden Jahr veröffentlichte Darwin sein Buch. Der Name des Buches lautete On the Origin of Species by Using Natural Selection (Über den Ursprung der Arten durch natürliche Auslese) oder die Erhaltung bevorzugter Rassen im Kampf ums Leben. Dies wird gewöhnlich Der Ursprung der Arten genannt.