ثم ظهر تشارلز داروين (1809 - 1882م) واستفاد من كل النظريات السابقة عن التطور، كما قام هو شخصيا برحلته الشهيرة إلى جزر كيب فيرد وسواحل أمريكا الجنوبية، ودرس خلالها الحيوانات والنباتات والتكوُّنات الجيولوجية للشواطئ والأراضي القريبة منها وجمع فيها العديد من العينات ودوَّن ملاحظاته عليها. وعندما عاد من تلك الرحلة بدأ يفكر في أصل هذه الأنواع المتباينة والمختلفة وفي هذه الأثناء اطَّلَع على رأي لعالم الاقتصاد الإنجليزي مالتوس (1766 - 1834م) حول مشكلة تزايد السكان مع محدودية الموارد، ورأى أن حل هذه المشكلة يقوم على أن الحياة صراع، وأن عدد السكان يتزايد أكثر من تزايد الموارد الغذائية، لكن الحروب والأمراض والمجاعات تحد وتقلل من هذه الزيادة، وأنه لهذه الأسباب يوجد نوع من التوازن بين عدد السكان والغذاء. وقد أُعْجِب داروين بهذه الأفكار وتوصَّل عن طريقها إلى فكرة الانتخاب الطبيعي التي تعتبر أساس نظريته عن التطور. وقد لخص داروين في مقدمة كتابه أصل الأنواع ( 1859م) نظريته بقوله"إنني مقتنع تمام الاقتناع بأن الأنواع ليست ثابتة، وبأن الأنواع التي تنتمي إلى فصيلة واحدة أو جنس واحد قد انحدرت مباشرة من أنواع أقدم منها، وغالبًا ما تكون قد انقرضت، وقد حدث هذا بنفس الطريقة التي تخرج بها سلالات مختلفة من نوع واحد، وفوق هذا فإني مقتنع بأن الانتخاب الطبيعي كان أهم عامل في حدوث هذه التغيرات التي طرأت على الأنواع، وإن لم يكن العامل الوحيد".
أسس النظرية. بنى داروين نظريته هذه على افتراضين استنبطهما من عدد من الملاحظات على النحو التالي:
أولا: ميل الكائنات الحية للازدياد المطرد في العدد؛ فهي في أطوارها المبكرة تكون دائما أكثر بكثير من جيل آبائها.