El viaje del Beagle dur óduró casi cinco años, zarpando de la bahía de [[Plymouth]] el [[27 de diciembre]] de [[1831]] y arribando a [[Falmouth]] el [[2 de octubre]] de [[1836]]. Tal como Fitzroy le había propuesto, el joven Darwin dedicó la mayor parte de su tiempo a investigaciones geológicas en tierra firme y a recopilar ejemplares, mientras el [[Beagle]] realizaba su misión [[hidrografía|científica]] para medir [[corriente oceánica|corrientes oceánicas]] y [[cartografía|cartografiando]] la costa.<ref name=JvW /><ref name=kix>{{harvnb|Keynes|2000|pp=[http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=text&itemID=F1840&pageseq=12 ix–xi]}}</ref> Darwin tomó notas escrupulosamente durante todo el viaje, y enviaba regularmente sus hallazgos a Cambridge, junto con una larga correspondencia para su familia que se convertiría en el [[diario]] de su viaje.<ref>{{Harvnb|van Wyhe|2008b|p=18–21}}</ref> Tenía nociones de [[geología]], [[entomología]] y disección de invertebrados marinos —aunque se sabía inexperto en otras disciplinas científicas; de modo que reunió hábilmente gran número de especímenes para que los especialistas en la materia pudieran llevar a cabo una evaluación exhaustiva.<ref name=fnGal>{{Cita web |url=http://darwin-online.org.uk/EditorialIntroductions/Chancellor_Keynes_Galapagos.html |título=Darwin's field notes on the Galapagos: 'A little world within itself' |autor=Gordon Chancellor |coautores=Randal Keynes |mes=October | año=2006 |editorial=Darwin Online}}</ref> A pesar de sufrir frecuentes mareos —que ya había acusado la primera vez que embarcó su equipaje a bordo— la mayoría de sus notas zoológicas versa sobre invertebrados marinos, comenzando por una notable colección de [[plancton]] que reunió en una temporada con viento en calma.<ref name=kix /><ref name=plankton>{{Harvnb|Keynes|2001|p=[http://darwin-online.org.uk/content/frameset?itemID=F1925&viewtype=text&pageseq=53 21-22]}}</ref>
En su primera escala, en Santiago de [[Cabo Verde]], Darwin descubrió que uno de los estratos blanquecinos elevados en la roca volcánica contenían restos de [[concha]]s. Como Fitzroy le había prestado poco antes la obra de [[Charles Lyell]] ''Principios de Geología'', que establecía los principios [[uniformismo|uniformistas]] según los cuales el relieve se formaba mediante surgimientos o hundimientos a lo largo de inmensos periodos de tiempo, {{Ref_label|B|II|none}}Darwin comprendió ese fenómeno desde el punto de vista de Lyell, e incluso se planteó escribir en el futuro una obra sobre geología.<ref>{{Harvnb|Browne|1995|pp=183–190}} (en inglés)</ref>
