最引起達爾文注意的是島上的鳴雀，他一共在島上認出了十三種這種鳥，並認為這些鳥原本是同一種鳥，但因為居住在不同的島上，結果變得各不相同起來。後來達爾文認為，這隻能是適應不同環境的結果。他以鳥嘴的形狀為切入口，記錄了不同的鳥嘴根據就食需要而產生了不同的變化，用作進化論的一個證據。這些鳥後來被命名為“達爾文鳴雀”。有研究者認為，正是這些鳥在不同環境下的不同表現形式，啟發了達爾文的“動物會隨環境不同而發生進化”的思想。
有意思的是，達爾文對這些鳴雀的認識卻是錯誤的。經過鳥類學家對他帶回的標本所作的鑒定，這些鳥並不是同一種鳥；而且達爾文的記錄相當模糊，根本沒有載明哪種鳥取自哪一座小島，而是一律籠統地標上了“加拉帕戈斯群島”。雖然為了論證進化論的時候，他試圖回憶不同鳥的取樣地點，但這一切都是徒勞的，往事如煙，已不可再追。由此而帶來的糟糕後果是，他很難以此為證據說明不同的環境可以產生不同類型的鳥或鳥嘴。
但事實就是這樣，雖然達爾文對這些鳥的認識隻是一種錯覺，但它卻導致了達爾文在長期的思考後得出正確的結論。
毫無疑問，這次環球航行對達爾文的思想是一次全麵的洗禮。1836年10月，行程終於結束了，達爾文帶著大量標本和日記回家了。而他的身份也發生了巨大的變化，他在船上和導師享斯羅的通信在博物學家同行間廣為傳播，這些信件中所表達的成果足以讓他成為一個博物學家、地質學家和生物分類學家。著名的地質學家賴爾親自將達爾文引進倫敦地質學會，兩人也因此成了忘年交。此後達爾文提出的環狀珊瑚礁形成理論更是穩固了他地質學家的地位。在倫敦科學家圈子裏，達爾文已成長為一位炙手可熱的人物了，著名植物學家胡克(JosephHooker)也成了他的好朋友。許多人都相信，達爾文必將大有作為。
但是達爾文開始發現自己的身體越來越差，後來索性長年虛弱多病。沒有人知道他到底得了什麽病，有人幹脆認為他得了疑病症。有這種毛病的人總以為自己有病而且身體虛弱，其實沒有大問題，因為他很高壽，並且一口氣和妻子生了十個孩子。
達爾文的妻子是他成功的有力保障，“每一個成功男人的背後都有一個女人”，這句話對達爾文來說有著特殊的意義，不單因為這個女人很聽話，而且因為這個女人很有錢。
理性的達爾文並不打算隨便結婚，他曾詳細列了一個十幾頁紙的表單，對照了結婚可能帶來的好處和煩人的地方，結果得出的結論是結婚的好處稍大一些。因為他相信，妻子可以生孩子，可以做家務，無聊的時候還可以和他說說話。用達爾文自己的話說就是，“有一個妻子總比有一隻狗強”。
很多天才之人對待婚姻和愛情的態度有別於常人，有一部分人在一開始的時候出於雄性激素的支配，態度可能也確實是很真誠的，但因為他們內心真正的興趣並不在於此，所以談情結婚生孩子對他們來說不免有屈尊之感，有時帶有明顯的功利性色彩。比如百科全書式的近代科學之父笛卡爾、大物理學家愛因斯坦、大音樂家瓦格納(RichardWagner)，甚至癱瘓的隻剩兩隻手指能動的霍金也是這樣。
反正，不管怎樣，達爾文決定向表姐愛瑪(EmmaWedgwood)求婚。
愛瑪並不知道達爾文內心的真實想法，這是一個天真單純、活潑可愛的小女人，她充滿好奇或許還帶有一點欽慕地答應了達爾文，並在以後的生活中以照顧達爾文為自己的巨大樂趣。然而愛瑪對達爾文的真正意義遠非如此。因為愛瑪的家庭非常富有，所以給了她一大筆巨額財產作嫁妝，父親這邊也一次性支付了數量可觀的安家費。達爾文不再需要找工作了，年近三十的他就這樣過上了衣食無憂的貴族生活。他可以安閑地閱讀、寫作，或者思考。
心情舒適的達爾文開始整理自己的環球航行的資料，並很快出書。這本書銷量很好，給了達爾文一個意外的驚喜，他從沒想到過，自己竟然擁有作家的天賦。他那散文式的文筆給他巨大的聲譽，時至今日，他的科學散文仍然是英國文學常用教材之一。那種拖遝細致的行文風格可以給人一種貴族般高雅從容的感覺。
但隨後達爾文的身體狀況迅速惡化，經常出現心悸、心痛等症狀，後來還出現了長時間嘔吐、頭痛、胃痛、全身無力，以至於他害怕參加各種聚會，因為擔心哪一天會死在路上。
或許了解這一點，對於他為何遲遲不能完成《物種起源》的寫作任務也就可以理解了。
但是達爾文的病症真的很奇怪，沒有醫生知道哪裏出了問題，後來的研究者根據他的病情記錄也判斷不出是什麽毛病。有人提出一種假說，指達爾文得的是一種心病，因為他總在心裏不停地掙紮，他堅信自己的理論是正確的，但又深知會招來巨大的抵抗和指責，為此他徘徊猶豫、難以自決，又無人傾訴，隻好生病。
於是達爾文決定搬到鄉下去住，好遠離倫敦肮髒的空氣。
1842年，達爾文在倫敦郊外肯特郡達溫材購買了一座景色幽致柳暗花明的鄉間別墅。在大海上繞行了遙遠的路程後，這個人開始過上了穩定的隱居生活。
隻有他的大腦，卻一刻沒有停止過思考。
達爾文花了十幾年時間整理航海帶回的資料，此外他最重要的任務就是思考物種起源和進化的問題。基於前人的研究和他自己的觀察與理解，進化對他來說是簡單的事實，已不再需要懷疑。他的任務是要回答生物為什麽進化和如何進化。根據他的筆記記載，自1837年7月起，他開始記下關於這一問題的零散的思考過程。在這一過程中，他不但自己種植和飼養動植物進行直接觀察和研究，而且不斷地與各地的科學家用通信的方式進行廣泛的交流和溝通。這是一個漫長和不斷重複的思考過程，最後達爾文終於形成了自己的一套理論。雖然沒有發表，但已基本成形，並在同行科學家之間進行了小範圍交流意見。
據達爾文自己的說法，他在1838年秋天為了消遣，把馬爾薩斯(ThomasMalthus)的《人口論》讀了一遍，書中所描寫的人類生殖繁榮和生存困難給他留下了深刻的印象。馬爾薩斯斷定，要解決人口增長與資源短缺問題，饑餓、戰爭和瘟疫是必不可少的手段，隻有這樣才能大幅度裁減多餘人口，特別是裁減窮人。據說正是《人口論》讓達爾文突然在腦海中閃現出了自然選擇的念頭，這似乎是一個非常有戲劇性的過程。
但後來的進化論學者古爾德拒絕接受這種說法，他認為達爾文靈光閃現式的傳說雖然迷人，也容易為大眾所津津樂道，但這種說法卻是不可信的。根據達爾文的筆記，他當天隻是非常平淡地記錄說已讀過《人口論》，沒有提及任何感想，甚至連一個感歎號都沒有加上，這對於經常連用三個感歎號以表示開心或驚奇的達爾文來說，隻能說明馬爾薩斯對他的啟發作用是有限的。
古爾德之所以特別看重這個問題，是想告訴所有人，像進化論這種對人類來說非常重要而又極具創新性的思想體係，不可能是靈光一閃那樣可以簡單地一蹴而就的小事情，這是人類對自然長期探索和思辨的結果。達爾書完成了其中的重要一環，就算這個靈光一閃的傳說是真實的，那也是建立在長期思考的基礎之上的，而絕不是像撞球那樣偶然完成的，那是順著思想的長河向前探源的必然結果。
其實達爾文本人關於進化的觀點與後來被進化論學者們一再修訂過的理論有很大的出入，這個理論有了一個新的名字，叫“現代達爾文主義”，但“生物進化”和“自然選擇”這兩個內核基本沒有被動搖過。不妨先看看達爾文自己關於進化論思想的要點：
首先，達爾文明確並充分證明了生物是變異的。
其次，變異的方式是一點點地、漸漸地、悄悄地變，在達爾文自己的控製範圍內，是反對跳躍式的變異的。
再次，達爾文相信物種都有強大的繁殖能力，其繁殖數量之龐大，大大超過了自然的承受能力。所以後代必經大量淘汰，這是競爭存在的根源。
複次，一母生九子，九子各不同，不同的變種對環境有不同的適應能力。適應下來的才會成功地生存下去，並把優勢遺傳給下一代，否則就是可憐的被淘汰者。此所謂“適者生存”也。
最後，有資格做這種出生死裁決的隻有大自然，是大自然無處不在的巨大力量，無時無刻不對所有的個體進行著嚴格的篩選，這就是“自然選擇”！
這幾條，無一不成為後來鬥爭的焦點，即便在進化論者內部，除第一條和最後一條外，也不斷地產生不同的聲音。正是這些爭論，使進化論得以不斷向前發展。
在這個思想基本形成以後的二十年左右的時間裏，達爾文沒有寫出相關的論文來。有人說達爾文擔心受到宗教迫害，而事實是，宗教裁判所早在1600年就已經不用火刑柱烤人了。身體不好也隻是一方麵原因，更漂亮的說法是，達爾文在尋求更全麵的理論和事實支持。雖然他做了很多看似與這一重要理論毫不相幹的工作，比如他栽種了大量蘭花，不厭其煩地記錄蘭花開花的模式，飼養並觀察了很多長相各異的鴿子。此間他還花費了八年時間寫了一部籐壺分類和生活史的大部頭著作，連他自己都對此感到吃驚。
但應該承認，他的這些工作都是有目的的，是圍繞著一個中心展開的，那就是意圖去證明他的關於物種進化和適應的思想。達爾文相信，在有限的時間內經過人工培育而發生的物種變異完全可以與自然界發生的變異相比擬，隻不過是以自然選擇代替了人工選擇而已。
但時間拖得太長了，達爾文甚至自己都擔心完成不了理論完善的工作。為此，他不得不在寫出了一個基本綱要後向妻子作了一個交代，萬一自己早逝，希望妻子能把手稿交給賴爾或者胡克這些人，由他們代為整理發表。
達爾文仍在拖拉中，正當一切看起來毫無希望的時候，如文章開始介紹的那樣，華萊士突然登場了，達爾文大吃一驚，《物種起源》硬是這樣被逼了出來。