1833年1月11日，“贝格尔”到达约克·明斯特尔山的海域附近。但大风暴突然降临，“贝格尔”号又退回到海上。一连两天，风暴更加猛烈了。
费茨·罗伊船长放弃了去美洲西岸的计划。
费茨·罗伊决定坐那三只捕鲸船和一只舢板去朋松布海峡，经过贝格尔河再做一些采集工作。这次共去了28个人，以一些小港湾为据点，沿着贝格尔河前进。途中见到许多高大的群山和茂密的原始森林。火地岛人和传教士决定在伏里阿港住下。他们盖起了房子，开辟了花园，并播下了种子。他们留下几个人照看房子，其他一些人返回到“贝格尔”号，还有一些人去贝格尔河西段考察。
北边的景致令前去的队员大开眼界。支流两边都是高山，其中一座叫萨尔明托山，为了纪念达尔文，舰长将另一座山命名为达尔文山。一条条小溪冲进小河，流经森林，而那些美丽的冰川也耸立在水面。山峰长年被雪覆盖着。一座座冰川有时像山一样掉进水里，那腾起的浪花几乎卷起了几只小船。但是，小船绕过浪尖仍能平安地留在原地实属不易。探险队又回到了伏里阿港。
根据达尔文在汉斯罗寄给他的《地质学原理》第二卷上的题词就完全可以推断有这么一回事。据为达尔文写传记的尚·沃尔德推测，达尔文是在火地岛读的这本书，这本书为达尔文后来研究物种起源奠定了基础。在第二卷里，赖尔透彻分析了物种变异性、传交性、遗传性以及由于外部条件而发生影响的一系列问题，批判了拉马克的进化论，提出了生存斗争、物种更替的见解。
不过，赖尔并不同意进化论。他认为物种会因某些外界因素而发生一定的变化，但是无论怎样变化都有一定的界限，绝不会因为杂交而变化，并产生强大的后代。即使在人们的干预下也没有用。例外只是偶然而已，所以他认为物种是存在于自然界的固定物，每个物种形成时就具备了自己的特征，物种起源时一个就够了，而且有一定的条件限制。他的思想还局限在“当上帝创造人类时，已经规定了他们的环境和机会”的认识上。
赖尔只是批驳了生物界的成群创造论，保留了上帝创造说的观点。为了证明物种的不变性，赖尔引用了几个古生物资料，后来他在自己的一封信中说，虽然他某些时候口头上表示坚决反对进化论，但也决不赞同扎德、赫胥黎的非进化论的观点。
由于当时达尔文也相信赖尔的观点，所以在旅途研究时还参考汲取了不少书中的知识。这本书还让他了解到许多关于物种的问题，比如起源、变异等。但是达尔文对科学精确度的支持使他在自己研究的同时对赖尔的一些论断产生了怀疑，因为他发现物种都是在一定的限度内发生变异的。
当他在彭塔阿尔塔进行研究时，就认为现代贫齿类与古生树懒科是有繁衍进化关系的。
“贝格尔”号顶着恶劣的天气于2月26日抵达路易港。他们得知许多殖民地国家现在都在物色以前的无人岛，而英国占尽先机，抢先占领了这些岛，不过，英国住在这个岛屿上的全部居民加起来只有24人。
达尔文收集了一些稀有动物，如田鹬。他还进行了一系列的地质勘测活动。这期间，一场飓风及其带来的暴风雨使得“贝格尔”号遭受了一定程度的损坏。
当“贝格尔”号停泊在马尔多纳多时，达尔文从船上搬到了市里。达尔文在那里住了两个多月，不仅欣赏了那里的自然风光，也做了不少测量研究工作。只有一些老朋友来的时候，他才会放下手头工作，稍作休息。
有许多为了挣几个小钱的孩子们，每天给他带来一些有趣的小东西。
他在这里捉了几只鹿，雄鹿身上有很强的气味，它们不怕骑马坐车的人，只怕步行的人，它们还会走到骑马人旁边表示友好，这是为什么呢？因为当地居民以马代步，鹿已经习惯了。在这里，达尔文还观察了几种胆子特小的水豚，不过最令他兴奋的是，他发现了一些吐科鼠，它们会像鼹鼠一样打地洞，发出可笑的哼哼声。
6月，达尔文的家人寄来了几封信，这给身在他乡的达尔文带来一些慰藉，尤其是父亲的来信令他特别感动。为了回报父亲的厚爱，他将所得的研究成果都寄回了家，他在给苏桑娜的信中也曾给他的父亲写了一些关于舅舅支持他来旅行的正确性，还稍稍提了一些这项工作的重要性。
达尔文带着他全部的小动物，又走上“贝格尔”号，开始整理自己从马尔多纳多得到的宝物，并对此做了简要说明。
他得知费茨·罗伊船长将绕过合恩角转向美洲西海岸去工作，感到很高兴。7月8日，“贝格尔”号离开马尔多纳多，向里奥内格罗驶去。
途中，达尔文离开“贝格尔”号，本想去布兰卡港，但却来到了布宜诺斯艾利斯。稍作停留后，他又回到布兰卡港，并于8月24日在布兰卡港等来了“贝格尔”号。
次日，“贝格尔”号又向拉普拉塔驶去。达尔文则留下来，步行去布宜诺斯艾利斯，在彭塔阿尔塔，他收集了许多化石。在这里，他挖掘出了不下5种贫齿类动物化石：大懒兽、磨齿兽等。正如古生物学家奥温后来所判断的那样：这些像大象或犀牛一样大小的动物，不能爬树，但它们能用后肢站起来，能靠大尾巴支持抱树，把树弄倒然后再去吃树叶。达尔文找到了树懒科和犰狳化石，还挖到了许多现代贝壳以及与其接近的贝壳。
在给汉斯罗的一箱化石上，达尔文依次编上号，并加以保存。达尔文对这些问题感兴趣的原因之一是它与动物起源有关，这些研究结果可以证明物种的可变，也是对赖尔的观点进行驳斥的有力证据。
达尔文又列举出一些事实以证明拉马克关于各物种都有相互联系的正确性。
在这里达尔文认识了5种现代犰狳，第四种是在布兰卡港以北的地方碰见的，有3种都分布在更远的南方。因此，在从北到南的旅途中，他发现哺乳动物和鸟类的相似形态都是互相更替的。不过这些事实都是分散的、零星的，却在他的《航海日记》里完整地反映出来。
有一种叫做“美达柯”的犰狳长有三条能使自己蜷缩的带子，遇到危险时就缩成刺猬那样，使敌人不能向它攻击。
而另一种犰狳会往地下逃，抓它一定要速度很快。他还见过那些色彩斑斓的蜥蜴，即使在沙滩上也不容易被发现，它不但会装死，还会往地下逃。这些动物也会通过冬眠克服寒冷。在布宜诺斯艾利斯，他去过一个绿草如茵的地方。当地居民告诉他，野草养活了家畜，而家畜粪便又滋养了这里的野草。在这附近的瓜尔基亚，他发现了许多株如茴香这样在欧洲很普遍的植物还有很多西班牙蓟，所以达尔文就此又证明了赖尔的一个观点：“植物分布的一个重要原因在于人类的活动。”
达尔文于9月10日再次到达布宜诺斯艾利斯。19日，他沿着巴拉那河到名菲镇去旅行，在这里，鼠石是主要的啮齿动物，它与小猫砂鹰是最好的朋友。鼠石通常把各种东西拖到洞口，人们认为它这样做是为了好辨认自己的洞穴。鼠石往南只分布到奥格罗，因为它们需要在黏土或沙土中挖洞穴。但是在马尔多纳多附近却根本看不到鼠石，因为乌拉圭是鼠石分布的终点。从这点可以看出，动物种类是在特定环境下产生的观点是错误的。
后来他来到圣菲，在这里呆了5天，做了一些地质方面的研究。看来这里原先是个淡水湾，因为河岸上有一些动物尸体，也就是说这里原来发生过地壳变动。他在这些尸体中发现了一只巨大的犰狳甲壳和箭齿象、柱齿象的牙齿，以及一颗马牙。这次旅行中，达尔文听到过许多关于动物在大旱时期大批量死亡的故事。这就是他为什么会一下子挖到这么多化石的原因。他还听说其他地区的动物大量死亡的事实，那时动物都找不到水喝，大旱之后的洪水又淹死了不少动物。10月12日，由于头痛病，达尔文只好乘一只小单桅船返回布宜诺斯艾利斯。他路过树木繁茂的群岛时，看见了许多美洲豹。这种动物在这里特别多，它们经常吃马、牛和人。听说，有一只美洲豹在教堂里咬死了两名牧师，人们还是从一个墙角爬进去开枪打死它的。这些美洲豹能把树皮抠下来。
达尔文还看到了一种叫做剪嘴鸟的鸟，这种鸟的上嘴壳比下嘴壳大而且很窄，达尔文知道它是怎么像鸬鹚那样将小鱼从水中叼出来的了。
直到10月20日，他才到达巴拉那河岸，迎接“贝格尔”号。他并没有一直闲等，两个星期后他搭上了一艘邮船去往蒙德维的亚。在那儿见到“贝格尔”号时，他们延长到12月启航以便有足够时间勾画出海岸图。达尔文再次登岸，两个星期到德塞德斯后，再返回蒙德维的亚。3天之后达尔文到了科洛尼亚·德尔·萨克位明托，在附近的牧场里，达尔文遇到了一种像狮子狗般的牛——“尼阿塔”。从德塞德斯返回的途中，达尔文偶尔发现了一些古生物的残骸，还有这里的一些地方名称，如兽河和巨兽山都充分表明了大量动物灭绝于此。
回到蒙德维的亚，达尔文又搬回到“贝格尔”上，他们又买了一条纵帆船——“埃德文切尔”号，于12月7日往南朝巴塔哥尼亚方向驶去。
达尔文在船上又度过了一年。由于不断的搜集和研究，在物种起源这个问题上，他研究得越来越透彻了。他发现许多动物化石，加之对其他动物分布、先前活动痕迹的观察，他对赖尔的观点产生了严重的怀疑。当他还只会采集、收藏时就已经表现出对科学执着追求的精神，而现在作为成长起来的博物学家，他更学会了如何去研究和思索。