Путешествие день за днем умножало число различных наблюдений, противоречивших догме постоянства и первозданности видов. И когда в сентябре 1835 года «Бигль» достиг Галапагосского архипелага, Дарвин был уже вполне подготовлен к тому, чтобы полностью осознать огромное значение совокупности фактов, представших здесь перед ним.
Галапагосский архипелаг представляет собой группу скалистых островков вулканического происхождения, расположенных в районе экватора к западу от Южной Америки. Островки эти, отделенные друг от друга глубокими проливами, геологически недавнего происхождения, т. е. возникли в сравнительно не очень отдаленное от нас геологическое время; но поскольку они образовались в результате деятельности подводных вулканов, то первоначально, в момент поднятия островков над уровнем моря, все они были необитаемы. Между тем, сейчас они достаточно густо заселены различными растениями, птицами, ящерицами и черепахами. Дарвину сразу бросилось в глаза, что на всех организмах, населяющих Галапагосские острова, «лежит печать американского происхождения», т. е. что они обнаруживают общее сходство с соответствующими американскими организмами, хотя и представляют собой не только другие виды, но и другие роды, а иногда даже другие семейства.
Таким образом, напрашивается вывод, что все галапагосские организмы не являются первозданными, а произошли от американских предков, которые различными способами попали с материка на Галапагосские острова (были занесены течениями, на плавающих стволах деревьев, по воздуху и пр.) и здесь в новых для них условиях постепенно изменялись, превратившись в новые виды. Более того, Дарвин заметил, что ящерицы, черепахи, вьюрки и пересмешники с разных островков архипелага принадлежат к разным видам того же рода, и это образование различных видов на разных островках он правильно объяснил невозможностью для организмов данного вида преодолеть расстояние между островками из-за сильных течений в проливах и глубины проливов, т. е. их изоляцией на разных островках.
Согласно традиционному метафизическому представлению о неизменности и первозданности видов все эти явления можно было «объяснить» только… прихотью бога! Но в 1835 году такое объяснение уже никак не могло удовлетворить Дарвина. Ознакомившись с явлениями животной жизни на Галапагосском архипелаге, он тут же записал в своем дневнике: зоология архипелагов заслуживает изучения, так как «такого рода факты подорвали бы учение о неизменности видов». Следовательно, в 1835 году Дарвин, не имея еще никакой эволюционной теории, уже нацело отказался от метафизического учения о неизменности видов. С этого же времени начался его отход от религии, который в конечном счете привел его к атеизму.
В июле 1837 года, после того как палеонтологические коллекции, собранные в Патагонии, и коллекции с Галапагосских островов были им вновь тщательно пересмотрены, Дарвин записал в своем рабочем «Дневнике»: «В июле начал первую записную книжку о трансмутации [т. е. превращении] видов. Начиная приблизительно с марта этого года был сильно поражен характером южно-американских ископаемых и видов Галапагосского архипелага. Эти факты (особенно последний) положили начало всем моим воззрениям». Однако занятый подготовкой к печати своих зоологических и геологических монографий» Дарвин мог лишь исподволь заниматься вопросом о происхождении видов. Но уже тогда, в 1837 году, он пришел к идее естественного отбора, к идее о выживании приспособленных к условиям среды организмов и вымирании неприспособленных, как основном, ведущем факторе эволюционного процесса. Он считал, однако, что должен собрать обширный арсенал фактов» которые сделали бы новую эволюционную теорию неопровержимой и предохранили бы автора ее от того положения, в каком оказались его дед, Ламарк, Жоффруа Сент-Илер и некоторые другие его предшественники. Дарвин стремился обеспечить полное торжество теории эволюции, окончательно разрушить метафизические, религиозные представления о происхождении видов и понимал, что стоящая перед ним задача не только крайне ответственна, но и неимоверно трудна, так как он был почти одинок: ему противостояли церковь и официальная, университетско-академическая наука во всем мире.