达尔文成了一名神学生，由于他的聪明好学，成绩也不坏，顺利地通过了神学学位考试。父亲为小儿子的学习成绩感到极大的宽慰。可是，当他正在庆幸自己的“胜利”、等待小儿子稳拿牧师职位的时候，达尔文对神学已经不感兴趣了。他只是为了应付考试，为了取得学士的资格，为了获取作牧师的必须学历，被动地、应付差事地学习着，他感到逐字逐句地死啃《四福音书》味同嚼蜡，他把《圣经》的内容同他从科学实验中得到的知识相比，觉得《圣经》是那样枯燥无味，他对圣母玛利亚的单性生殖和耶稣的种种奇迹产生了怀疑，他对那种一日三次天天重复的祷告仪式越来越厌烦。他所敬仰的哥白尼、布鲁诺、伽利略在神学院里还在受到变相的诽谤和攻击，想到自己今后要是当了牧师也得这样干，不由心惊肉跳。于是，他把大部分时间用在阅读自然科学书籍和到野外采集标本的活动上，只有必修课才去听听，以便应付考试，取得学士资格。
1831年，22岁的达尔文从剑桥大学毕业，获得了牧师的职位。但是，他的全部感情和志向却集中在生物学和矿物学上了。在剑桥大学基督学院的几年里，神学教育浪费了他许多宝贵的时间，但巧遇“伯乐”，这个对他“整个一生影响最大的一件事”，是从一个偶然机会开始的。
在一个初夏的假日里，正当达尔文为父亲不准他放弃神学专业而苦恼的时候，他的表哥福克斯约他去参观剑桥大学的植物园。在植物园里达尔文遇见了亨斯洛教授。
亨斯洛教授是一个通晓多门科学的人，他在植物学、昆虫学、化学、矿物学、地质学各方面的知识都是相当丰富的。他正在利用假日给几个爱好植物的学生讲解虫媒花的形态和结构，以及如何依靠颜色、香味和花蜜招引昆虫来帮助传粉。达尔文对亨斯洛教授走出教室用实物来进行教学的方式十分钦佩，他聚精会神地听着，格外着迷。
亨斯洛教授深入浅出的讲解，使大家明白了金鱼草花的构造和昆虫传粉的关系，不少同学都在赞叹：“上帝的设计实在太妙了！”
达尔文一直在旁边听讲，听到同学们对上帝的赞叹，他有些憋不住了，于是大胆地上前提出了一个问题：“亨斯洛教授，上帝是先创造出花，再根据花的构造才设计了昆虫，还是先创造了昆虫，再去设计花的构造的？”
这个问题一提出，同学们七嘴八舌地说开了。有的说上帝先创造了花，有的说上帝先创造了昆虫，有的说花和昆虫是上帝同时创造的，弄得亨斯洛教授也没法判断谁是谁非。其实，达尔文当时也是从神学观念提出这个问题的。一直到1859年，他自己才得出了关于虫媒花同昆虫之间微妙关系的科学解答。
不过，经达尔文这一问，倒是引起了亨斯洛教授的注意。
从此，达尔文经常听亨斯洛教授讲课，并经常出席亨斯洛教授每周在家里举行的小型学术聚会。参加聚会的都是一些爱好自然科学的青年和年长的职员，会上充满了自由讨论学术的气氛。他们各抒己见，畅所欲言。当某个人发表了精辟见解的时候，大家都欢快地加以赞扬。当大家为某个问题争论不休的时候，亨斯洛教授就起来解答，解答不了的，大家再研究。
这种聚会对达尔文的成长和影响很大，促进了人们的交往友谊，在剑桥产生了良好的效果。很多知名人士也偶尔来参加，他们的博学多才和卓越的谈论，启发了青年人的思想，激发了青年人的雄心。通过这种友谊会，达尔文又结识了三一学院院长、天文学和哲学家休厄尔、教育学家理查德·道斯，动物学家詹宁士、《归纳科学史》的著者尤尔，还有其他一些知名人士。亨斯洛教授同他的友谊更是深厚。他们经常在一起散步，讨论学术上的一些问题。因此，达尔文得到了他一生中的第二个绰号。在希鲁兹伯里的时候，同学们叫他“瓦斯”，现在剑桥的老师和同学们称他是“同亨斯洛教授一起散步的人”。同“瓦斯”相比，这个绰号显得雅致多了。
人们感到惊讶：这些著名人物为什么都愿意跟达尔文这个无名之辈频繁交往和散步呢？连达尔文自己也感到奇怪，这些著名人物比他年长那么多，学术地位那么高，怎么都愿意同他交往呢？他想：在我身上或许有比某些普通青年优越的地方吧？不，我没有什么优越的地方，亨斯洛教授和休厄尔博士曾经说我非常好学，不夸夸其谈，观察事物敏锐，搜集标本勤快……啊，这是他们对我的鼓励和鞭策。虽然我从小时候起就有一些强烈的要求，想去了解或者理解我的观察到的事物——就是想把所有的事实综合在一般的法则之下，可是我所做的距离这种要求太远了。”
亨斯洛教授每星期都带着他和几个学生去近郊采集标本，每个学期还长途步行到某些稀有植物的产地去采集标本，或进行两三次旅行，随时把大自然当作课堂，把旅途遇到的每一种新奇的动植物、每一块有特点的地层都当作教材，具体生动地向学生们传授知识。
亨斯洛教授像精心培育幼苗一样，注意保护达尔文的自尊心和对自然现象的好奇心。亨斯洛教授也笃信宗教，可是，当达尔文在科学和神学之间徘徊的时候，亨斯洛教授总是在客观上把他引向了科学的道路。尤其是亨斯洛教授那广博的知识、冷静的头脑、杰出的判断能力，善于长期不懈地从细小观察中找出结论的方法，不但使达尔文佩服得五体投地，而且通过言传身教，在达尔文身上产生了深刻的影响。
事实证明，达尔文遇到了亨斯洛，就像哥白尼遇到了诺瓦腊，布鲁诺遇到了瑞理，牛顿遇到了巴罗一样。这些独具慧眼的“伯乐”发现和帮助了有才华、有抱负的青年，使他们成长为伟大的科学家，这种功绩将在人类历史的纪念碑上永远闪耀着光辉。
达尔文一面继续选修亨斯洛教授的植物学，一面又选修了塞奇威克的地质学，并且广泛地阅读各种自然科学书籍，其中有两本著作对他产生了巨大的影响。
一部是洪堡德的《南美旅行记》，一部是约翰·赫歇耳的《自然哲学的初步研究》。洪堡德，这位德国科学界的巨人，在1799年到1804年期间，他在中南美洲的崇山峻岭中，在茫茫的草原上，在猛兽横行的原始森林里，历尽艰辛，多次死里逃生，奇迹般地考察了5个年头。回国以后，他发表了30卷的巨著《南美旅行记》。他的事迹和著作传遍了欧洲各国，成为各界人士谈论最多的话题之一。赫歇耳，年轻有为，才华出众，他在21岁的时候就成了英国皇家学会会员，使那些徒有虚名的会员相形见绌。英国人称他是年轻的哲学家、天文学家和化学家。达尔文是怀着无比崇敬的心情读完这两部著作的。两部书激起了他火一般的热情，帮助他在一定程度上驱散了神学的迷雾，促使他决心攀登科学高峰，像洪堡德和赫歇耳那样在科学大厦上添砖加瓦。
经亨斯洛教授的积极推荐，达尔文参加了塞奇威克教授到北威尔士去进行的一次古岩层的地质考察。塞奇威克教授发现达尔文是一个不平凡的青年，很乐意对他多加指导。他俩肩并肩地走在考察队的前头，教授总是给他讲解自己发现了什么新的问题，教他怎么选择岩石标本，怎样在地图上标出岩石的位置和层理。达尔文按照教授的指点，采集了大量的岩石标本，并得到了一次独立进行地质考察的训练，凭着指南针和地图，独自步行穿越了荒无人烟的斯诺登山区。这次野外地质考察，为他后来的科学考察奠定了基础。
正当达尔文同塞奇威克教授在北威尔士的原野里纵马驰骋的时候，发生了一件意想不到的事，这件喜从天降的大事，决定了达尔文一生不平凡的道路。
在达尔文外出考察期间，亨斯洛教授接到了剑桥大学的一位权威性人物——天文学教授皮柯克先生的通知。皮柯克推荐亨斯洛教授去参加贝格尔号军舰环绕地球一周的航行。贝格尔号军舰的环球考察，是英国政府为了进行殖民掠夺而组织的一次探险。为了考察各地的自然资源，舰长费支罗伊希望请到一个自然科学家作为同伴。亨斯洛教授起初打算亲自去。但是一看妻子听了此事后显露出的悲伤神色，他改变了主意。他决定把这次航行让给心爱的学生达尔文。
后来的事实证明，没有亨斯洛教授的推荐，没有贝格尔号舰的环球旅行，达尔文就不会成为发明生物进化规律的伟大学者。
不过，达尔文却经过多次口舌之战才说服了父亲让他参加环球探险。由于父亲的同意和在经济上的慷慨支持，达尔文实现了自己的理想，并将贝格尔号舰启航的那天，当作他第二次生命的诞生日。
环球考察1831年12月27日，在达尔文的生命史上揭开了新的一页。达尔文辞别了家人、亲爱的舅舅和表姐们，以博学家的身份登上了贝格尔号舰，开始了他环球考察的生活。
达尔文在整个航海期间，追求科学的美好理想构成了他思想的主旋律，这种理想始终在激励着他，使他充满坚强的信心，去战胜各种困难。他早在自己的日记里就把晕船的痛苦当成“敌人”了。他这样写道：只要你越是敢和“敌人”斗争，它就会越快地投降。
1832年2月28日，贝格尔号舰穿过佛德角群岛，横渡赤道，抵达南美洲的巴西圣萨尔瓦多城，开始了在南美洲历时3年多的探险。达尔文一有机会就登上南美洲大陆和附近的岛屿进行考察。他的足迹遍及巴西热带雨林、里约热内卢、马尔多纳多、萨尔子瓦多、布宜诺斯艾利斯、圣菲、巴塔哥尼亚、火地岛、智利和秘鲁等地。他对南美洲的地质结构、生物种类和当地的风土人情考察的时间最长。他爬高山、涉溪水、入丛林、过草原，搜集了珍奇的动植物标本，挖掘了古生物化石，历尽了千辛万苦。他经常和朋友们骑着马在那荒无人烟的地带进行考察。日晒雨淋、饥渴劳累、还有毒蛇野兽和传染病的威胁，都没有使他畏缩不前。相反，热带雨林的壮丽景色和别具一格的异国情调，却使他充满激情，流连忘返。他在考察实践中渐渐懂得这样一个道理：一个博学家到陌生的地区去考察，想要在有限的时间里得到更多的知识和标本，必须虚心地向当地居民请教。他深刻地体会到各民族的文化虽有高低之分，但是每个民族总有自己的长处。
1834年6月，贝格尔号舰结束了大西洋上的航行，穿过南美洲最南端的火地岛附近的群岛间的狭小通路，绕行到太平洋。贝格尔号舰用了1年时间，沿着南美洲狭长的智利海岸进行测量，达尔文就是利用这个时机，在濒临太平洋的国家里进行了3次陆路探险。这3次陆路探险，使达尔文对《圣经》产生了更大的怀疑。他除了采集到大量的动植物标本以外，还搜集到大量证实莱伊尔地质学理论的证据。不仅如此，在地质学上，他对珊瑚岛的形成过程进行了考察，他发现莱伊尔的珊瑚岛形成理论是错误的。他提出了自己的理论，准备回国以后，去同那些他崇拜已久的地质学大师进行辩论。
可是，为了这一切，达尔文付出了高昂的代价。当年军舰航行到智利法尔巴来索港以后，达尔文带着科文顿沿着安第斯山脉骑马来到智利首都圣地亚哥，再从圣地亚哥回到法尔马来索，目的是为了考察近代贝壳层。他们来到了安第斯山脉海拔4200多米高的地方，发现了贝壳化石。这些曾经在海底爬行的软体动物，现在却上升到这样高的山上来了。它们是安第斯山脉逐渐上升的有力证据，这也是达尔文在这里的重要发现。达尔文根据发现的贝壳化石断定出这是山脉中最年轻的，那些巨大的山峰是被一次长时间的地震从海底挤出来的。
一个新的难题围绕在达尔文心头，那就是安第斯山两侧的生物，几乎都处在相同的程度上，气候和土壤条件也差不多，为什么它们竟有这样明显的不同呢？为什么动植物化石虽然古老却和今天相似？为什么南美洲从南向北同种动植物的形貌不完全相同。难道物种是按照上帝创造的数目不增不减、千古不变的吗？
达尔文在早期的《考察日记》里，总是用《圣经》上关于上帝创造万物的教义这些传统的观念来解释生物世界，说什么上帝有一个“伟大的计划……生物就是根据这个计划被创造出来的”，等等。可是另一方面，他却观察到了同这些传统观念完全相反的大量事实，是物种不变的理论没法解释的。达尔文不得不对这些旧观念产生了怀疑。是维护传统观念，还是尊重客观事实？他展开了激烈的思想斗争。他的思想随着考察的进展不断地向前发展着。
1835年的秋天，贝格尔号舰结束了南美洲西海岸的考察，向属于厄瓜多尔的加拉帕戈斯群岛驶去。达尔文趁机对这个群岛进行了详细的考察。这是达尔文科学考察生活中最重要的一段。本来，达尔文的环球考察是以地质学为主的，在考察生活中的最后一年，他几乎把全部精力都用到地质学考察上。但是，加拉帕戈斯群岛上的发现，迫使他不得不把主要精力转到了生物学研究，并在以后几十年的研究活动中，写出了很多本生物学巨著。这个加拉帕戈斯群岛，也因此而成为了世界上最有名、最大的自然博物馆。
在几年的考察活动中，达尔文耳闻目睹了生物界的大量变异的事实，终于抛弃了《圣经》上关于物种不变的观点，大胆地提出了物种可变的设想。
1835年底，贝格尔号舰驶离了加拉帕戈斯群岛，开始了横渡太平洋的漫长航行。军舰在澳大利亚悉尼停留了一段时间后，驶入印度洋，绕过非洲南端的好望角，从地球的另一面回到大西洋。贝格尔号舰经过4年多的航行，整整环地球跑了一圈后，回到巴西圣萨尔瓦多城。贝格尔舰从萨尔瓦多城出发，经过佛德角群岛、亚速尔群岛，向英国急驶。1836年11月2日，达尔文终于看到了思念已久的祖国海岸。甲板上顿时沸腾起来，舰长命令全体船员列队，吩咐奏乐，接着郑重其事地读了祷文。
1836年10月5日，达尔文回到了希鲁兹伯里，和阔别5年的家人团聚。接着，又赶到梅庄拜见了舅舅和表姐们。
这5年中达尔文的收获是巨大的，他采集了数千种珍贵的动植物标本，发掘和采集了上千种矿物标本和古动物化石标本，得到了珊瑚岛形成和物种形成的重要启示，废除了对神圣的、不可触犯的《圣经》的迷信，一种崭新的科学思想正在他的头脑里形成。
《物种起源》出世远航归来的达尔文，在希鲁兹伯里、梅庄、伦敦和剑桥度过了一段难忘的日子后，随即投入紧张的工作，到处奔走，找人洽谈有关标本的收藏问题。
他找了很多“大人物”，却没有一点结果：既没有得到官方的资助，也没有得到博物馆的支持。连赫赫有名的大英博物馆和在布鲁顿街的动物学会博物馆，都对他那些还没有定名的标本不感兴趣。
