1809年2月12日，达尔文出生在英国塞文河畔的希鲁兹伯里小镇上。他的父亲罗伯特·达尔文是当地名医。他的祖父伊拉兹马列斯·达尔文也是位名医，对于生物学的研究极有兴趣，并且还是个提倡生物进化观念的先驱者。
达尔文可能受他祖父的影响，从小爱好自然。他在很小的时候就想知道各种树木的名称，从10岁开始又搜集各种昆虫、贝壳、鸟蛋和矿石。他对学校里教条式的课程几乎不感兴趣，就和哥哥一起做化学实验，读课外书。有一本名为《世界奇观》的书，描述了古代七大奇观，深深地吸引了他，使他做梦都想到那遥远的地方去亲眼看一看古代的奇迹，以及现有的珍贵植物。
16岁那年，达尔文和他哥哥一起进爱丁堡大学学习医学。但是，他对医学毫无兴趣，只读了两年就转学了。在这两年里，他自己研究动植物学，和几个志同道合的青年经常去潮水退落的沙滩上拣取动物，有时候就一起进行解剖。在暑假里，达尔文和朋友们去旅行和打猎，使他进一步学会了观察和搜集动植物的本领。
达尔文父亲不理解自己的儿子，认为他不好好学医却终日游手好闲，不求上进，将来一事无成，会给家里丢脸，就让他进了剑桥大学基督学院。
父亲原本是希望儿子安分一些，所以让他在神学院受点“正统教育”。可是，正是父亲的这一举动，让达尔文站在了人生的转折点上——在剑桥大学期间，他巧遇“伯乐”——有名的植物学教授亨斯洛。亨斯洛精通植物学、昆虫学、化学、矿物学和地质学，长期不断地观察和研究自然。达尔文正是由于他的帮助和指导，才成为一个真正的自然科学家。
在剑桥大学的最后一年里，有两件事大大地影响了年轻的达尔文。一是他读了两部书：德国自然科学家洪堡著的《南美旅行记》，以及英国天文学家约翰·赫歇耳著的《自然哲学入门》。这两部著作激起了达尔文火一般的热情，他很希望自己能在自然科学的宏大建筑上添加一砖一瓦。
另一件事是，亨斯洛教授因势利导，鼓励达尔文努力钻研地质学。达尔文听从他的意见，读了好几本地质学著作，并且在短时期内考察了家乡附近的地质情况，绘制了一套彩色地图。
达尔文快毕业时，亨斯洛介绍他跟随剑桥大学地质学教授塞奇威克去北威尔士旅行，考察那里的古岩层地质。在这次旅行考察中，达尔文学会了发掘和鉴定化石，学会了整理和分析科学调查的材料，并且总结出一条十分有益的经验：某些现象如不注意观察，即使有显著的特征也极容易被忽略掉。后来的事实证明，物种的起源和进化，就是一个显著而历来被人们所忽略的现象。这次北威尔士之旅只是达尔文后来环球旅行的一个铺垫，而后者导致了一场伟大的革命——生物进化论的创立。
达尔文的成才走的是一条独特的道路。他虽然受过正规的大学教育，但是他“所学到的任何有价值的东西都是从自学中得来的”。这里所说的自学，首先的和主要的就是向大自然学习。