Прошло шесть лет с того часа, когда Дарвин покинул пределы своей родины. В течение длительного путешествия он накопил колоссальный геологический, зоологический и ботанический материал.
Тотчас по возвращении Дарвин принимается за работу. Сперва он занялся приготовлением к печати «Дневника путешествия». На это не потребовалось много времени — настолько этот путевой дневник тщательно велся. Позднее он подготовил к печати рукопись «Геологические наблюдения» и стал приводить в порядок материалы для издания «Зоологии путешествия на «Бигле»».
Эта работа (опубликована в 1839—1943 гг.) носила коллективный характер. Оуэн обработал вымерших млекопитающих, Вотергауз — современных, Гульд — птиц, Уэлл — пресмыкающихся и земноводных, Дженнингс — рыб. Что касается Дарвина, то он занялся материалами по геологии и опубликовал три работы: «О строении и распределении коралловых рифов» (1842), «Геологические наблюдения над вулканическими островами» (1844), «Геологические исследования в Южной Америке» (1846). Все эти работы написаны в духе Лайелла и не потеряли своего значения и ныне, в особенности теория о происхождении коралловых островов и рифов.
Еще в январе 1839 г. Дарвин женился, а 14 сентября 1842 г. он переехал из Лондона в Даун, где и жил до самой смерти, всецело погрузившись в научную работу. В 1837 г. Дарвин начинает записывать свои мысли об эволюции организмов. В записной книжке 1837—1838 гг. уже довольно ясно намечены основные элементы будущей эволюционной теории. Дарвин прежде всего высказывает свое убеждение в изменяемости (трансмутации) видов. Он ссылается при этом на свои наблюдения в Америке и в особенности на Галапагосских островах, как на факты, приведшие его к эволюционным воззрениям. Он записывает также мысль о связи между процессом превращения (трансмутации) видов и процессом приспособляемости. Уже в это время Дарвин указывает на вымирание неприспособленных и выживание приспособленных. Эти мысли интересуют его в связи с вопросом о причинах превращения видов.
В записной книжке 1837—1838 гг. Дарвин совершенно ясно рисует эволюцию видов в образе «древа жизни». При этом он записывает: «Древо жизни лучше, пожалуй, называть кораллом жизни, основания ветвей отмерли, так что переходов не видно».
Прочтение в 1838 г. книги Мальтуса, широко распространенной, как мы видели, в Англии, натолкнуло Дарвина на более четкие формулировки уже ранее родившихся мыслей о борьбе за существование в природе, примеры которой Дарвин уже наблюдал, изучая органический мир Америки. Дарвин целиком погружается в работу. Он обращает особое внимание на сельскохозяйственную литературу, отражающую успехи английского животноводства и растениеводства. Он также вступает в переписку с животноводами и растениеводами, накапливая огромный материал. В 1855 г. Дарвин занимается разведением голубей с целью проверки данных об искусственном отборе.
Перед его умственным взором в 1839 г. уже вырисовываются основные черты теории эволюции. В 1842 г. он пишет связный очерк последней. В этом очерке дано учение об искусственном отборе, доказывающее, что культурные породы и сорта создаются человеком, и устанавливается, что в естественных условиях действует другая причина — отбор в борьбе за существование, в которой уничтожаются неприспособленные и сохраняются обладатели полезных качеств (приспособленные). В очерке даны также основные доказательства эволюции. Тем не менее очерк предназначался лишь для самого себя. Только в 1844 г. Дарвин решает посвятить в свои затаенные мысли ботаника Гукера. В письме к нему от 11 января 1844 г. Дарвин пишет о своем убеждении, что виды изменчивы. Здесь же он отказывается «от глупого ламарковского стремления к прогрессу, приспособления вследствие медленного хотения животных и пр.» «Мне кажется, — продолжает он, — что я открыл (каково самомнение!) простой способ, благодаря которому виды прекрасно приспособляются к различным целям». Итак, Дарвин продолжает развивать свои идеи: обоснование эволюционного процесса, как факта, через причинное объяснение его приспособительного характера.
В 1844 г. Дарвин уже полностью оценил значение для его теории сельскохозяйственной практики. В 1844 г. он пишет Гукеру, что до него никто не подходил к вопросу об эволюции видов «со стороны разновидностей, возникающих от приручения, и не изучал всего, что известно о приручении». В очерке 1844 г. мы имеем уже полное изложение эволюционного учения. Дарвин подробно рассматривает изменчивость, наследственность, принципы искусственного и естественного отбора, доказательства эволюции.
В 1856 г. найдены все звенья основного закона развития органических форм. Виды непрерывно образуются в процессе сохранения и накопления приспособительных (полезных) изменений и взаимного расхождения и обособления в результате естественного вымирания промежуточных форм.
В 1856 г., по совету Лайелла, Дарвин приступает к труду «О происхождении видов». Работа была доведена до половины, когда в начале лета 1858 г. английский зоолог и путешественник, Альфред Уоллес, прислал Дарвину свой рукописный очерк — «О наклонности разновидностей безгранично удаляться от их первоначального образа».
В этом очерке Уоллес совершенно ясно выражает идею о борьбе за существование и естественном отборе, т. е. основную идею эволюционного учения Дарвина. Интересно, что на первые мысли об естественном отборе Уоллеса навели воззрения Мальтуса. Взгляды Уоллеса изложены очень ясно, но бегло, неполно. У него нет дарвиновского размаха, обилия материала, длительной 20-летней работы над вопросом, а главное — целостной эволюционной теории. Нет в статье Уоллеса и дарвиновского анализа глубокой связи между процессами искусственного и естественного отбора.
Уоллес просил передать статью Лайеллу. Статья эта совместно с выдержками из очерка теории Ч. Дарвина (под названием «Об изменении органических существ в естественном состоянии; о естественных способах отбора; о сравнении домашних рас с истинными видами») и была доложена в заседании Линнеевского общества, а затем статьи обоих авторов были напечатаны в августе 1858 г. в журнале общества.
Напечатаны они были по настоянию друзей Дарвина — Лайелла и Гукера, пославших их секретарю Линнеевского общества с соответствующим случаю письмом. В последнем указывалось, что оба автора (Дарвин и Уоллес) пришли к своим взглядам независимо друг от друга. В отношении Дарвина в письме было указано, что его статья есть извлечение из труда, известного Гукеру еще в 1844 г. и набросанного Дарвином еще ранее. Далее, в письме сообщается, что статья Уоллеса написана в феврале 1858 г., следовательно, много позднее. Наконец, в нем указывается, что просьба напечатать статью Уоллеса обязана инициативе Дарвина, и что, со своей стороны, авторы письма считают важным, в интересах науки, одновременное напечатание и статьи Дарвина. Воззрения, изложенные в статьях, по мнению Лайелла и Гукера, могут служить «точкой отправления для других исследователей».
Позднее Уоллес писал: «Я всегда сознавал и теперь сознаю, что Ч. Дарвин начал заниматься этим вопросом гораздо раньше меня и исполнение трудной задачи — изложение происхождения видов — не выпало на мою долю».
Для Дарвина предварительный очерк 1858 г. был началом трудоемкой работы. В июле 1858 г. по настоянию Гукера и Лайелла Дарвин берется за перо, чтобы изложить «в одном томе» теорию происхождения видов. Это была труднейшая работа. Нужно было дать ясное изложение теории, не загромождая его обильными фактами, которыми Дарвин располагал. В то же время нельзя было ослаблять оснащенности теории, чтобы не лишить ее убедительности. Книга Дарвина «О происхождении видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» вышла в свет 24 ноября 1859 г. Было напечатано 1250 экземпляров, которые оказались распроданными в тот же день. «Это, без сомнения, главный труд всей моей жизни, пишет Дарвин в своей «Автобиографии». Вскоре вокруг «Происхождения видов» загорается борьба, которая (независимо от устремлений ее участников) свидетельствует о том, что, если недавно Дарвин был только хорошим, даже крупным ученым, то после 1859 г. он вскоре уже становится знаменем нового направления в науке. Не покладая рук, Дарвин переходит к очередным работам. В 1868 г. он публикует замечательную книгу «Изменения животных и растений под влиянием одомашнения». Эта книга — яркий документ дарвиновского научного творчества Дарвин, сам, конечно, того не желая, демонстрирует в этой книге огромный размах и глубину накопленных систематическим трудом знаний. Книга эта — сплошной арсенал фактов, вооружающих эволюционную теорию Дарвина, но вместе с тем она насыщена также и идеями, имеющими огромное значение в практике сельского хозяйства.
В 60-х и 70-х годах прошлого столетия Дарвин опубликовал ряд важных ботанических работ. Последние являются плодом многолетних, кропотливейших наблюдений и экспериментов и должны, строго говоря, рассматриваться как интереснейшие этюды по теории и практике дарвинизма, затрагивающие отдельные его элементы. В 1871 г., как бы завершая здание своей эволюционной теории, Дарвин публикует «Происхождение человека и половой отбор». Вопрос о естественном происхождении человека с роковой необходимостью вытекал из теорий дарвинизма. Он висел в воздухе. В пользу животного происхождения человека высказались крупнейшие последователи Дарвина, Гекели и Геккель. Книга Дарвина утвердила в науке теорию животного происхождения человека. В 1872 г. выходит в свет другая работа Дарвина — «О выражении ощущения у человека и животных», которая сперва была задумана как глава предыдущей книги. В 1881 г. Дарвин опубликовал работу «Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей и наблюдения над образом жизни последних». «Главным моим наслаждением и единственным занятием в течение всей жизни, писал Дарвин в своей «Автобиографии», были научные труды».