در حوالی سال 1830 به هنسلو پیشنهاد شد که به عنوان طبیعی‌دان با کشتی بیگل (Beagle)  به آمریکای جنوبی سفر کند. این سفر یک سفر اکتشافی بود و دستمزدی در کار نبود. طبیعی‌دانی که به این سفر دریایی می‌رفت، در ازای وقت و نیرویی که صرف می‌کرد تتها امکانات خواب و خوراک و فرصت مطالعه و تحقیق به دست می‌آورد.

هنسلو در آن زمان مایل به ترک کمبریج نبود. بنابراین، این کار را به داروین پیشنهاد کرد و داروین که علاقه‌ای به روحانی شدن نداشت از این فرصت طلایی استفاده کرد.

اما متأسفانه پدر داروین با او هم عقیده نبود. از نظر او چنین شغلی برای جوانی که قرار بود در آینده یک مرد روحانی شود، مناسب نبود به همین دلیل از دادن اجازه به پسر خود سر باز زد. اما بالاخره با وساطت خواهران و دایی داروین قرار شد که فقط همین یک بار آرزوی پسر برآورده شود. برنامه سفر کشتی که در اصلی به منظور نقشه برداری صورت می‌گرفت، شامل سفر به سواحل شرقی و غربی آمریکای جنوبی و تعداد زیادی از جزایر اقیانوس آرام و استرالیا و خلاصه یک سفر دریایی به دور کره زمین بود.

تخمین زده می‎شد که این سفر حدود دو در سال طول می‌کشد که البته برآوردی غیر واقع‌بینانه بود.

این نوع سفرها معمولاً دو تا سه برابر زمان تخمین زده شده به دراز می‌کشند.

با توجه به چنین برنامه سفری باید گفت که کشتی «بیگل» به طرز وحشتناکی کوچک بود.

طول آن تنها نود فوت (حدود ۵/۷۲ متر) بود و عرشه اصلی آن (حدود 1/2 متر) بالاتر از سطح آب قرار می‌گرفت.

فرمانده کشتی اشراف زاده‌ای باهوش و زیرک بود با نام «رابرت فیتزروی».

فیتزروی که بیست وشش سال بیشتر نداشت پس از خودکشی فرمانده پیشین در میانه سفر فرماندهی کشتی را برعهده گرفته بود.

کشتی بیگل هفتاد و چهار ملوان داشت که تقریباً همگی آنها از فرمانده خود کم سن و سال‌تر بودند، ولی زندگی دشوار در زیر عرشه کشتی سلطنتی خیلی زود می‌توانست جوانی آنها را پژمرده سازد، البته کمتر کسی از میان آنها به این واقعیت توجه می‌نمود.

در آن زمان رسم بر این بود که در سفرهایی که به منظور نقشه‌برداری انجام می‌گرفت، یک گیاه‌شناسی نیز گروه را همراهی کند. (حتی هفتاد سال پیش از آن نیز کاپیتان کوک در سفر اکتشافی خود به استرالیا یکی از شاگردان لینئوس را به همراه خود برده بود.)

اما فیتزروی آدم بسیار سخت گیری بود و برای او هر گیاه‌شناسی قابل قبول نبود. این مسأله کار داروین را سخت می‌نمود. از طرف دیگر به واسطه اتلاف وقتی که داروین در دادن پاسخ مثبت کرده بود، زیست‌شناسی دیگری برای این کار معرفی کرده بود.

اما خوشبختانه در همان ملاقات اول فیتزروی به طرز شگفت‌آوری از داروین خوشش آمد.

او احساس کرد که داروین با اکثر گیاه‌شناسانی که تا آن زمان دیده بود، تفاوت دارد و به نظرش رسید که این گیاه‌شناس جوان و پر شور برای گفت‌وگو و تبادل نظر در طول سفر، شخص بسیار مناسبی باشد.

البته داروین به راستی گیاه‌شناس منحصر به فردی به شمار می‌رفت، چرا که در این زمینه هیچ گونه مدرکی نداشت و تجربیات عملی او نیز محدود به گردش‌های غیرحرفه‌ای در دامان طبیعت در تعطیلات آخر هفته بود.

داروین نیز به شخصیت استوار و جدی کاپیتان فیتزروی با دیده احترام می‌نگریست و قدرت وی را می‌ستود به این ترتیب همه چیز به خوبی سر گرفت و داروین راهی سفری شد که به راستی زندگی او را دگرگون ساخت.

او در واقع از کاری که پیش رو داشت، هیچ گونه تصوری نداشت، ولی مشتاقانه به پیشواز ماجراجویی‌های آینده می‌رفت، زیرا احساس می‌کرد که این سفر برای او تولدی دیگر خواهد بود و چنین نیز بود. چرا که در طول این سفر طولانی تحولات چشمگیر و عمیقی در وی به وقوع پیوست.

هنسلو نیز معتقد بود که این سفر برای داروین فرصتی استتتایی است برای آنکه بتواند دامنه معلومات خود را گسترده سازد.

او قبل از حرکت کشتی، جلد اول از کتاب «اصول زمین‌شناسی» نوشته «چارلز لایل» را به داروین هدیه کرد و به وی توصیه نمود که حتماً آن را بخواند ولی محتویات آن را به سادگی باور نکند؛ پیش از آن، داروین چیزی از زمین‌شناسی نمی دانست.

 زمین‌شناسی نیز خود دانشی جوان و نوپا بود. در آن زمان نظریه غالب و مرسوم در زمین‌شناسی این بود که کوه‌ها، دریاها و کلیه پدیده‌های قابل مشاهده در سطح زمین بر اثر تغییرات ناگهانی پوسته زمین ایجاد شده‌اند. کلیسا این نظریه را تایید می‌کرد، زیرا برداشت کلیسا از انجیل چنین بود که خلقت لزوماً باید در مدت زمانی کوتاه و به طور ناگهانی صورت پذیرفته باشد، اما «لایل» با این نظریه موافق نبود.

از نظر او کلیه خصوصیات زمین شناختی کره زمین بتدریج و در طول سالیان سال تغییرات ممتد پدید آمده بودند، پدیده‌هایی چون آتشفشان و زمین‌لرزه که به طور ناگهانی بروز می‌کردند تنها جهش‌هایی کوچک در این روند طولانی و تدریجی بودند.

کشتی «بیگل» در تاریخ بیستو هفتم دسامبر سال 1831 از بندر پليموت به راه افتاد. داروین در همان ابتدای سفر به شدت دریا-زده شد و در چند روز اول بیشتر وقت خود را در کابینش می‌گذراند. وقت آن رسیده بود که جستجوگر جوان خود را به شرایط دشوارتری عادت دهد.

در کمتر از سه هفته کشتی بیگل به «سنت جاگو» در مجموعه جزایر «کیپ ورد» رسید. داروین که به نحو معجزه‌آسایی بهبود یافته بود، به سوی خشکی شتافت و هنگامی که برای نخستین بار خود را در میان انبوه گیاهان منطقه حاره دید، از خوشحالی بال درآورد.

«سنت جاگو» یک آتشفشان قدیمی بود و داروین که به تازگی با نظریه انقلابی لایل در خصوص زمین شناسی آشنا شده بود، هنگامی که لایه‌های رسوبی صخره‌های جزیره سنت جاگو را می‌نگریست، کم کم متقاعد می‌شد که به راستی پدیده‌های زمین شناسی حاصل فرآیندهای آهسته ولی پیوسته‌ای بوده‌اند که از دیرباز تا به امروز بر روی هم انبار گردیده‌اند.

هنگامی که داروین دیواره شیارگاهی را که مشرف به دریا بود می‌نگریست، متوجه رگه افقی سفیدرنگی در آن شد که حاوی صدف و مرجان بود.

داروین چنین نتیجه‌گیری نمود که زمانی در گذشته دور این قسمت در کف دریا با در سطح ساحل دریا قرار داشته است و بتدریج با هر فعالیت آتشفشانی، لایه‌ای از گدازه روی آن را پوشانده است و بر اثر فعالیت‌های پی‌درپی آتشفشانی، بتدریج این قسمت از کف دریا یا ساحل، از آب خارج شده و به شکل کنونی در آمده است.

به نظر نمی‌رسید که این همه تغییرات در مدت زمانی کوتاه و همراه با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی رخ داده باشد. چرا که پس از این همه تغییرات، لایه رسوبی حاوی صدف و مرجان کاملاً سالم و دست نخورده مانده بود.

کم کم زمین‌شناس تازه کار به این فکر می‌افتاد که پس از بازگشت از سفر با استفادہ از تجربیات خویش، کتابی جدید و انقلابی درباره زمین‌نشناسی به رشته تحریر درآورد. به همین دلیل به یادداشت برداری از مشاهدات خویش برداخت. (بعدها همین یادداشت‌ها به صورت سه جلد کتاب به چاپ رسید.)

با وجود این، زیست‌شناسی و گیاه‌شناسی در صدر علایق شخصی داروین باقی ماند. داروین در طول سفر خویش از هر پدیده جالبی که می‌دید، نمونه‌‎برداری می‌کرد و خیلی زود گنجینه‌ای غنی از انواع گیاهان، گل‌ها، فسیل‌ها و سنگ‌ها در کشتی بیگل تشکیل شد. اما با وجود این ولع بی نظیر برای جمع‌آوری نمونه‌های طبیعی، داروین بتدریج در ورای تمام این کوشش‌ها نوعی خلأ را احساس می‌کرد.

زیست‌شناسی و زمین شناسی به ظاهر در حال پیشرفت بودند، ولی قالب یا چهارچوب مشخص و استواری برای هیچ یک وجود نداشت.

مثلاً لینه روشی برای طبقه‌بندی گونه‌های مختلف جانداران را ارائه کرده بود ولی ارتباط آنها را با یکدیگر توضیح نداده بود. به راستی ارتباط این گونه‌های متعدد و متنوع جانداران که در سرتاسر سطح کره خاکی پراکنده بودند، با یکدیگر چگونه بود؟ ارتباط گونه‌های موجود و زنده‌ جاندارانی که امروزه تنها به صورت فسیل یافت می‌شوند، از چه قرار بود؟

بخش‌های دیگر:

داروین (بخش نخست: تولد و خاستگاه)

داروین (بخش سوم: آمریکای جنوبی)

داروین (بخش چهارم: پایان سفر)

داروین (بخش پنجم: تنازع بقاء)

داروین (بخش ششم: زندگی داروین)

داروین (بخش هفتم: منشا انواع)