Charles Darwin nacque il 12 febbraio 1809 a Shrewsbury, cittadina vicina a Birmingham. Indirizzato dal padre agli studi di medicina, Charles focalizzò ben presto i propri interessi sulla storia naturale e venne a conoscenza delle idee che iniziavano a circolare in zoologia e botanica, in particolare la teoria di Jean Baptiste Lamarck, che però non lo colpì in modo particolare. Alla fine del 1827, a causa dei deludenti risultati scolastici, il padre decise che Charles si sarebbe dedicato alla vita ecclesiastica e lo mandò a Cambridge per proseguire gli studi; qui frequentò lezioni di botanica, iniziò a collezionare e classificare insetti e apprese le prime conoscenze di geologia, partecipando a una breve spedizione geologica nel Galles del Nord.

Il 21 dicembre 1831 s'imbarcò come naturalista sul brigantino Beagle, attrezzato per compiere ricerche scientifiche e rilevazioni geografiche: il viaggio intorno al mondo durerà fino al 2 ottobre 1836. Nel corso di questo viaggio Charles raccolse un'ingente quantità di materiale e compì numerose osservazioni: a ogni tappa scendeva a terra e conduceva esplorazioni all'interno, raccoglieva e catalogava campioni di specie animali e vegetali, di cui descriveva le abitudini. Nel 1839 pubblicherà, con il titolo Viaggio di un naturalista intorno al mondo, il diario di queste esplorazioni; ma già al ritorno in Inghilterra i resoconti che aveva inviato ai suoi corrispondenti lo avevano fatto conoscere negli ambienti scientifici.
Fu nel corso del viaggio sul Beagle e negli anni immediatamente successivi che Darwin, sulla base delle osservazioni compiute, giunse alla conclusione che le specie si modificano gradualmente; gli anni successivi saranno dedicati all'elaborazione della teoria dell'evoluzione, con un intenso lavoro di riflessioni e osservazioni. Particolare rilievo ebbe l'attività di raccolta di dati, tesa alla documentazione dei diversi aspetti della teoria, quali la distribuzione geografica delle specie, le leggi della variazione, la divergenza dei caratteri, l'estinzione delle specie meno adatte, e così via. Darwin dedicò otto anni al lavoro sistematico ai cirripedi, una classe di organismi ancora poco studiata; realizzò anche un allevamento di colombi, con razze provenienti da diverse parti del mondo, per studiarne somiglianze e differenze e condurre esperimenti di selezione artificiale.

L'accettazione della teoria dell'evoluzione aveva infatti posto un problema: se le specie non sono state create così come le conosciamo da un Creatore divino, come spiegare il loro adattamento all'ambiente in cui vivono, che a volte è veramente mirabile? La soluzione venne dall'analogia tra la selezione operata dall'uomo per migliorare le razze domestiche e quella che avviene in natura. La lettura del Saggio sul principio di popolazione di Thomas Robert Maltus gli suggerì il meccanismo attraverso cui la selezione agisce in natura: la lotta per la sopravvivenza.
Nel 1859, dopo oltre vent'anni di elaborazione, uscì On the Origin of Species by Means of Natural Selection; seguiranno anni di discussioni accanite e decise prese di posizione, con una sostanziale accettazione, nell'ambito scientifico, dell'idea di evoluzione, mentre maggiori resistenze incontrò il concetto di "selezione naturale". Molto più decisa fu l'opposizione degli ambienti religiosi, che restavano legati all'interpretazione letterale della Bibbia.
Darwin non si limitò a fornire innumerevoli prove dell'evoluzione come principio coordinante della storia della vita e a sviluppare la teoria della selezione naturale, ma diede contributi altrettanto importanti con i concetti di evoluzione ramificata, che implica la discendenza da un'origine comune di tutte le specie viventi, e di evoluzione graduale, contrapposta a quella a salti (mutazionismo).
In seguito Darwin affrontò anche il tema dell'origine dell'uomo: in Descent of Men and Selection in Relation to Sex formulò la concezione naturalistica dell'uomo e illustrò il principio di continuità con gli animali. Si chiese anche quale fosse il valore da attribuire alle razze umane e giunse alla conclusione della discendenza da un unico ceppo comune, con successiva diversificazione: da qui l'introduzione del concetto di popolazione, che rende conto della variazione delle caratteristiche umane.
L'autore dell'Origine delle specie si preoccupò di elaborare una metodologia per la scienza della vita, che non può essere ridotta alle leggi della chimica e della fisica; egli può essere considerato il fondatore di un nuovo ramo della filosofia della scienza, la filosofia della biologia, che ha avuto una profonda influenza nello sviluppo del metodo scientifico in diverse discipline come la biologia evoluzionistica, la paleontologia, la geologia e la cosmologia.