达尔文（Charles Darwin，1809—1882）经过20余年的思考与综合分析，在1859年发表了他的名著《物种起源》，提出了著名的以自然选择理论为基础的进化学说，即现在所通称的“达尔文主义”或“达尔文学说”。以后又先后发表了《动物和植物在家养下的变异》（1868）、《人类起源及性的选择》（1871）以及《人类和动物的表情》（1872）等重要著作，进一步充实和发展了他的进化学说的内容。
在达尔文的一些进化理论（如物种形成学说，共同祖先学说，渐进进化学说，自然选择学说等）中，其核心是自然选择学说，而自然选择学说是由其在5年的环球考察中的大量观察与资料累积，并受启于人工选择和马尔萨斯人口论。下面先介绍人工选择学说与自然选择学说。
1.人工选择学说 通过人工选择人们得到了许多家养动物和栽培作物的品种。例如，家鸽、鸡、鸭、马、牛、羊、猪、狗以及金鱼等都有许多品种，而同种的许多品种间的差异可以很大，甚至像是不同的种或不同的属。
达尔文认为出现许多不同品种的原因是由3个因素造成，即变异、选择和遗传。人们将具有符合需要的变异的个体挑选出来，让其传种接代，而把不符合需要的个体淘汰掉，不让其传留后代。这样，在人们的累代选择作用下，通过遗传就逐渐积累下有利的变异，在此，变异提供了选择的原材料，选择又给变异确定了发展方向，而遗传则起到积累和巩固变异的作用，最终便形成明显的符合人们需求的品种。
人工选择改造生物的巨大力量，给达尔文留下了非常深刻的印象。促使他考虑到地球上生物的变化发展，提出自然选择学说。
2.自然选择学说1798年，马尔萨斯（Malthus）发表了他对于人类社会的一些见解，提出“人口论”，认为人口的增加是按几何级数（2，4，8，16，32…），而食物的增加则按算术级数（1，2，3，4，5…），因此，社会上必然有人口过剩的现象，而劳动人民的贫困和不幸，完全是由于生育过多。马尔萨斯把阶级社会中劳动人民的贫困现象简单地归之于单纯的生物学原因，这显然是不正确的。达尔文在一次偶然的情况下读到了马尔萨斯人口论，立即使他得到启发。在达尔文看来，生物繁殖过剩，但食物与空间有限，为了生存和留存后代，生物之间，尤其种内必然进行激烈的斗争。斗争结果自然是优胜劣败，在生物界或种内就体现为汰劣留优。在一定条件下，变异总是朝着一定的方向累积发展，最终导致新类型的产生，显示出生物的进化。就是这样，达尔文把人工选择的原理与生存斗争的思想综合在一起，构成了他的自然选择学说，这个学说对生物进化的原因作了科学的解释，达尔文的“自然选择”学说的建立是根据其观察到的一些事实和依据这些事实进行的一些推论组成的。
达尔文所观察到的事实为：首先是生物具有极高的繁殖率，即生物物种数量增长的潜在可能性是按几何级数甚或指数增长。第二个事实是，尽管物种具有几何级数增长的巨大潜力，但在自然界各物种的数量在一定时期内保持相对稳定，这是因为各种原因造成不是所有的后代均能存活，实际上大多被淘汰。他也观察到自然资源也是有限的，在相对稳定的环境条件下也保持着相对的恒定；另一很重要的事实是生物普遍存在变异，每个种群都显示出极大的变异性，这种变异的很大一部分是可以遗传的。依据上述3个事实，即物种具有潜在的高繁殖率，物种数量的相对稳定和变异的普遍存在，作出了如下的一些推论：
推论1：物种的巨大繁殖潜力在自然界未能实现，其原因是“生存斗争”使然。即因为自然资源有限，不可能满足生物产生的所有后代的需要，因此，生物总是处于生存的斗争中，与无机环境斗，与不同的物种斗（种间斗争），而最剧烈的斗争是在种内不同个体间（称种内斗争）。
推论2：由于生物普遍存在着变异，在生存斗争中凡具有有利变异的个体，就具有最好的生存机会与繁衍后代的机会；否则就会遭到淘汰。达尔文将这一过程称之为“适者生存”或“自然选择”。
推论3：通过这种“自然选择”的过程，经过许多世代，物种的有利变异被定向积累而使该种群不断地逐渐变化而形成亚种或新种，从而推动了生物进化的历程。
达尔文的进化理论科学地阐明了整个生物界的历史发展事实，在自然科学中实现了一次大的革命，推翻了特创论等唯心主义在自然科学领域的统治完成了拉马克以及其他有进化思想的人们未完成的任务，从而卓有成效地促进了生物科学的发展。由于当时的科学发展水平，达尔文的进化理论存在某些缺点与不足，如达尔文承认获得性遗传（现已知后天获得性状不能遗传）；自然选择学说演绎推理多于提出证据；自然选择原理是基于当时的“融合遗传”假说（指遗传过程仿佛是父、母双方所提供的某种液体相互混合而出现了新一代。所以后代是父母双方的遗传物质的融合体发育成的）。如果是那样的话，任何新产生的变异经过一些世代的融合后就可能不存在了，又如何能使变异定向积累呢，那么自然选择也无从起作用了；强调生物进化的“渐进性”，完全否定“跳跃性”进化。