Накопичені теоретичні і фактичні матеріали були приведені Чарлзом Дарвіном (1809-1882) у струнку систему, що отримала надалі назву дарвінізму. Дарвін встановив, що головними дійовими факторами еволюції є спадкова мінливість і природний відбір. У своїй теорії Дарвін виходив з існування двох типів мінливості - визначеною і невизначеною (спадковій). У тому разі, коли умови середовища однаково впливають на зміну всіх або більшості особин, має місце певна мінливість, наприклад залежність між кліматом і товщиною шкіри або вовняного покриву. Певна мінливість при відсутності діючого фактора, як правило, спадково не закріплюється в наступному поколінні (тобто носить суто пристосувальний характер). Невизначені зміни виникають у окремих особин також під впливом зовнішнього середовища, але носять випадковий характер і наследственны за своєю природою. Якщо виникли невизначені зміни корисні для даного виду, то у процесі природного відбору вони закріплюються, даючи в подальшому початок новому виду. Наприклад, якщо всередині групи рослин одного виду під впливом випадкових причин виникли окремі рослини з ознаками холодостійкості, то при попаданні в більш холодний клімат виживають саме холодоустойчивые рослини, даючи, таким чином, початок новим холодоустойчивым рослинам. Завдяки безперервному дії природного відбору тварини або рослини, що знаходяться в різних районах проживання, пристосовуються до місцевих умов, змінюються в різних напрямах (у відповідності з цими умовами) і будуть розходитися в своїх ознаках, або дивергировать. Ця розбіжність повинна привести до утворення нових форм, які в свою чергу будуть також дивергировать, так що з однієї вихідної форми виникає більшу або меншу кількість нових форм (видів або різновидів).
Дарвін сприйняв вже твердо увійшла в біологію концепцію виду і говорив про еволюцію як про походження видів. Однак теорія Дарвіна тільки вказала на головні фактори еволюції і тому давала лише загальний опис процесу.
Праці Ч. Дарвіна були високо оцінені К. Марксом та Ф. Енгельсом. Вони відзначали, що еволюційне вчення обґрунтувало можливість використання історичного методу в додатку до природи, завдало удару по релігійним уявленням про постійність та незмінність всього існуючого, за ідеалістичним і метафізичним поглядам на розвиток органічного світу. Праці Ч. Дарвіна були названі Ф. Енгельсом одним з найбільших досягнень природознавства Х1Х століття.
