Jest twórcą teorii ewolucji, zgodnie z którą wszystkie gatunki pochodzą od wcześniejszych form.
W 1859 roku opublikowana została jego słynna praca „O powstawaniu gatunków przez dobór naturalny”, w której tłumaczył zróżnicowanie występujące w naturze ewolucyjnym dziedziczeniem modyfikacji. W dziele „O pochodzeniu człowieka i doborze w odniesieniu do płci”, której kontynuacją była książka „O wyrażaniu emocji u człowieka i zwierząt”, badał ewolucję człowieka i dobór płciowy. Wiele książek poświęcił badaniom nad roślinami, a w swej ostatniej pracy badał dżdżownice i ich wpływ na glebę.
Zmarł 19 kwietnia 1882 roku w Downe. Został pochowany w Opactwie Westminsterskim, obok Johna Herschela i Isaaca Newtona.