بدأت نظرية التطور خلال فترة نشطة للغاية من حياة تشارلز داروين عندما عاد من رحلة بيجل المخصصة للمسح، حين كان مشهورًا كجامع أحافير وعالم جيولوجيا. حصل داروين على تمويل من والده ليصبح عالمًا طبيعيًا نبيلًا بدلًا من رجل دين، كانت مهمة الأولى بعد عودته هي العثور على خبراء مناسبين لوصف مجموعاته الأحفورية، وكتابة كتاب رحلة البيجل، وكتابة أوراق بحثية عن النتائج التي توصل إليها لصالح الجمعية الجيولوجية في لندن.
في بداية مسيرة داروين الجيولوجية، أظهرت تقارير الحفريات لعالم التشريح ريتشارد أوين أن الأنواع المنقرضة مرتبطة بالأنواع الحالية في نفس المنطقة، وأظهر عالم الطيور جون جولد أن عينات طيور جزر غالاباغوس كانت من أنواع متميزة مرتبطة بأماكن معينة، وليس فقط بأصناف. أقنعت هذه الملاحظات داروين بأن تطفر الأنواع يجب أن يحدث، وقد دوّن أفكاره التطورية الأولى في دفتر ملاحظاته الأحمر. بدأ بكتابة ملاحظاته في دفاتر عن التطفر إذ دوّن تكهناته حول تباين النسل «لتكييف وتغيير الأعراق وصولًا إلى عالم مختلف»، ورسم «تفرعات غير منتظمة» عن الأنساب لشجرة تطورية واحدة.
أظهرت دراسات إنسان الغاب (الأورانجوتان) في حديقة الحيوان طبيعة تعابير الإنسان، مؤكدةً أفكار داروين من رحلة البيجل حول ووجود فجوة صغيرة بين الإنسان والحيوان. قام داروين بدراسة تربية الحيوانات ووجد أوجه تشابه بينها وبين الطبيعة حيث يجري إزالة الصفات السيئة والحفاظ على الصفات الملائمة، إذ يختار المزارعون عمدًا صفات الكائنات التي يربونها ما يؤدي لتغيير الصفات بدرجة كبيرة بعد «ألف شكل وسيط». تشير تكهنات داروين حول الغرائز والسمات العقلية إلى حدوث تطور في العادات والمعتقدات وتعبيرات الوجه، كما درس الآثار الاجتماعية لذلك. بينما كانت دراسة التطور هي «هوايته الرئيسية»، كان يعاني من عبء عمل هائل وبدأ يعاني من المرض. بعد أن أخذ استراحة من العمل، بدأ بالتفكير بالزواج من ابنة عمه إيما ويدجوود.
بعد قراءته لمؤلفات مالتوس والقانون الطبيعي، بدأ بتطبيق منطق مالتوس في أبحاثه عن التفكير الاجتماعي للنضال من أجل البقاء بدون مساعدة، وخرج «أخيرًا بنظرية يمكنه العمل عليها». عرض الزواج على إيما، وقبلته. في نظريته، قارن بين اختيار المربين للصفات والاصطفاء الطبيعي للسمات التي تظهر عن طريق «الصدفة»، واستمر في تفحص الريف لجمع المزيد من المعلومات الداعمة. في 24 يناير 1839، انتُخب عضواَ في الجمعية الملكية، وتزوج إيما في 29 يناير. تبع ذلك نظريته عن التطور.