“贝格尔”号驶向加拉帕戈斯群岛。这些岛屿位于赤道线上，离美洲西部很远。这纯粹是一些火山岛屿，岛上是各种各样的大小不同的火山口。尽管这些岛屿位于赤道线上，但是由于南极的气流能到达这里，所以岛上的热度便有所减轻。达尔文登上的第一个岛是查塔姆岛，岛上荒无人烟，地面被太阳晒得滚烫，布满了一层波状的黑色玄武岩熔岩。这里全是大戟科构成的灌木、洋槐树和仙人掌，没有什么树木。很多熄灭的圆井形火山口，以及很多悬崖峭壁和倒塌的火山口，使这个地方的地形显得很不自然。达尔文觉得这个地方同斯塔福德郡那些铸铁厂很相似，而舰长费茨·罗伊讽刺地说，这个岛是个适合于集中各种魔鬼的地方。达尔文在路上碰见两只大乌龟，每只至少有92千克。
9月23日，“贝格尔”号驶往查理岛。那里有很多来自厄瓜多尔的有色种族的流放犯，他们居住在近300米高处的一个有几百人的殖民区里，那里有茂密的植物和有色土壤。当地居民经常猎捕野猪、山羊和乌龟，他们只种甘薯和香蕉。
达尔文竭力从这个岛上收集各种动物和植物，以便像他在《航海日记》中所写的那样，“在将来的比较中弄清楚，这个群岛上的有秩序的生物应当属于生物的哪个范围或哪个中心”。10月28日，“贝格尔”号从南面驶抵加拉帕戈斯群岛中的最大岛屿——阿尔贝马尔岛。第二天，“贝格尔”号绕过该岛的西南端后，通过了这个岛和纳尔博罗岛之间的海面，晚上停泊在阿尔贝马尔岛的邦克湾。翌日晨，达尔文上岸去散步，他考察了一个很大的椭圆形火山口，在火山口底有一个蓝色的浅湖。难以忍受的炎热和灰尘使达尔文喘不过气来。
于是他急速地来到浅湖处，贪婪地去喝水，但是水却咸得很。在沿岸的悬崖峭壁上，有很多灰黑色大蜥蜴，它们差不多有几米长。而在丘岗上，则有很多另一种蜥蜴在跑来跑去，这种蜥蜴呈棕褐色，样子很难看。前一种蜥蜴，脚上长有能游水的蹼，蹼的边缘处被蜥蜴的尾巴压成了扁的。这种蜥蜴常常能游到离岸好几百米远的地方。达尔文把这种蜥蜴的胃剖开后，发现它们吃的几乎全是海中的藻类。这种海里的蜥蜴在这里所有的岛上都能看到。陆地上的那种蜥蜴，尾巴是圆的，脚趾之间没有蹼。这种蜥蜴只有在阿尔贝马尔岛、詹姆斯岛、巴林顿岛和英第法替给勃尔岛上才能看到，而在南面和北面的很多岛上却碰不到。
陆地上的蜥蜴也吃植物，它们吃仙人掌、各种树叶，特别是洋槐树叶和一种酸果。
这些岛屿上的居民告诉达尔文，他们区别各个岛屿的乌龟，不仅是根据其大小，而且还根据其他一些特征。达尔文在对生长在加拉帕戈斯群岛上的动物和植物做了调查之后，得出了一个使人很感兴趣的结论：鸟类、爬虫类、昆虫和其他一些种类的生物，都是这些岛屿上的“原有居民”，它们在其他地方是见不到的；从所指出的在各个岛屿上的乌龟之间的差别也可推及到其他各类动物。同时它们又都表现出与生长在美洲的动物有着明显的种属关系，尽管560海里这一广阔的海洋地带把它们同大陆隔离开来。当然，更确切的材料是他后来在英国经过专家们对收集品进行整理加工之后得到的。但是毫无疑问，这些事实本身他在当时当地就已经看清了。例如，他在这里曾经找到了一只特殊的、对美洲大陆来说是非常典型的白兀鹫、一只凤头鸡和一只斑鸠。
这些动物都和美洲的很相似，但又有所不同。他还看到一些特殊的燕子(它与美洲的很接近)和几只反舌鸫(它们是美洲所特有的)。特别有意思的是几只花鸡，它们的种类不同，嘴的形状也不同：有宽形的，像蜡嘴雀的嘴；中等类型的，像海雀的嘴；有更尖细的，像知更鸟的嘴；有的像舍契德雀一类鸟的嘴；有的很像旋木雀的嘴。
费茨·罗伊在达尔文的工作室里看到这些花鸡，笑着问他养这么多相同的鸟有什么用。达尔文告诉他，这些鸟都不一样，是同一个种类里变化出来的。舰长是一个虔诚的基督教徒，听了以后大不以为然，严肃地说：“任何东西都是上帝创造的，上帝创造的东西是不会变化的！你决不能这样讲啊！”这时，达尔文的观念已经成熟了，他很有信心地说：“舰长先生，这些鸟的祖先，都在南美大陆。它们由于种种特殊的原因，例如乘风飞来、靠大鸟带来、靠木片浮来，到了不同的岛屿。岛的四周是水，它们没法飞出去，就在各自的岛上生活，天长日久，因为环境不一样，就产生了物种的变异。”
“你说什么？”费茨·罗伊简直不相信自己的耳朵。“物种变异！也就是说，生物为了适应环境，产生种种变异，经过遗传和自然选择，逐渐形成了新的物种。”达尔文肯定地回答道。
“你难道不相信万物是上帝创造的吗？”舰长气愤地质问道。
“我相信上帝，更相信真理……”达尔文坚定地表示。
1835年10月20日，“贝格尔”号从加拉帕戈斯群岛向西航行，开始进行3200千米的长距离转移。由于天气晴朗，又是顺风，所以这次转移并不困难。达尔文及其旅伴们远远地望见了新西兰。次日，“贝格尔”号驶进北岛的群岛湾，并在这里停了下来。这个外形柔和、丘陵起伏的国家，被许多海湾切成一小块一小块，近处被蕨类植物所覆盖；远处则被一片片的树林所覆盖。岸上的茅舍用做传教士及其仆人和工人停留的地方。英国人住在那些粉刷得洁白的小屋子里，当地人则住在那些小窝棚里。
达尔文预定在第二天对周围地区的游览并不轻松，因为这里长满了茂密的蕨类植物和灌木，许多小河和很深的海湾又截断了道路。这里无论在什么地方，尤其是在丘陵地带，到处都可以看到过去构筑的工事、台阶、台地和堑壕的遗迹。在达尔文所处的时期构筑的新工事已经是另外一种情况了，它们构筑在平坦的地方，其形状是两道曲折的栅栏，栅栏外面再堆起一些土围墙。早在科尔舰长航行时期就表现得非常英勇的新西兰人，在达尔文所处的时期还保持着这种英勇精神，并且具有残忍、粗暴和狡猾的特点。
12月23日，达尔文坐着一条小船，沿着一道小湾，在英国领事布贝和一位新西兰领袖的陪同下，到一个距离群岛湾有15海里的叫做惠马特的小地方，做了另一次短途旅行。
这位新西兰的领袖是达尔文深入新西兰各村庄去旅行时的向导。这里的居民吃的是欧洲人运来的马铃薯、蕨类植物根和海滨的一些软体动物。当地人见面时要通过相互碰鼻子和握手来表示欢迎对方。他们的茅屋很像肮脏的露天牛棚，这种茅屋有一堵隔墙，用来把睡觉和保存财物的小屋隔开。
这里土地肥沃，属于火山土壤。覆盖在土地上面的蕨类植物，在那些从前长着树木、后来被烧光并加以开垦的地方长得非常茂密。在树林里，达尔文观赏了那些高大的贝壳杉松，这种松树的根部周围约有10米长。树干高达25英尺，树干上没有树枝，是一种光滑的圆柱，上下粗细差不多。
新西兰的树林根本无法通行。树林中鸟很少，可以看到很多由英国人和法国人运进来的欧洲植物，它们已开始在有力地排挤着当地的植物。