“贝格尔”号最后一站是巴西人流放犯人的费尔南多迪诺罗尼亚小岛。这是一个约1000英尺的火山岛，有许多1000英尺以上的山。“贝格尔”号停在巴西的第一站，是巴伊亚市，或者叫做圣萨尔瓦多市。达尔文对展现在面前的风景赞不绝口。高大的房子是白色的。古城傍海而建，海湾里停泊了许多船，四周是茂密的热带植物森林。达尔文又陶醉在新鲜的空气、优美的风景之中，此时达尔文感到亚历山大·洪保德那如入仙境的描写一点也不夸张。
他走遍荒无人烟的热带森林。这种寂寞的生活简直令人无法想象。在森林的一些地方，含羞草像几英寸厚的地毯一样覆盖着地面。达尔文从上面走过去，就留下了一行脚印；这是由于含羞草敏感的小叶闭合下降和色彩变化而形成的。他收集了很多漂亮的陆生扁平软体多肠目动物的化石，并对昆虫进行了大量的研究，对其习性经常进行观察。许多热带大型蝶类引起了他的兴趣，这些蝶类可以双翅张开成平面，在陆地上奔跑，发出很大的劈啪声。达尔文由于对甲虫十分熟悉，所以毫不费力就发现里约热内卢附近的甲虫同美国的甲虫不是同一个科。他特别努力收集这些小的品种，他认为，巴西的甲虫在美国昆虫学家的搜集品中，主要都是些大品种。他还发现了许多直翅目、半翅目和针尾膜翅目的昆虫。一次，他走进一座深山，看见几只黄蜂围着一只蜘蛛，把它蜇得半死，然后把蜂卵产在蜘蛛的身体里。这个蜘蛛便成了黄蜂幼虫的点心了。黄蜂这种养育幼虫的特殊方法，使达尔文大为惊讶。
在巴伊亚停留了将近20天。达尔文游览了热带森林，并采集了动植物的标本，观察了黑奴居民的生活，还了解到了有关美洲奴隶制度残酷到令人发指的各种事实。在对奴隶制的观点上，身为辉格党的达尔文与身为托利党的费茨·罗伊之间也发生了争执。费茨·罗伊想要维护、夸耀奴隶制度，他认为奴隶甘愿被统治，达尔文则嘲笑他这种观点。费茨·罗伊是一个脾气暴躁的人，他勃然大怒，差点把达尔文赶下船。不过费茨·罗伊也是一个有理智的人，也许他认识到了错误，派了一名军官去向达尔文道歉，并且请达尔文一如既往地和他一起生活。达尔文坦率的性格，和气的笑容，有趣的谈吐，在工作中表现出来的充沛精力和热情，这一切都赢得了人们对他的尊敬。人们开始称他为“亲爱的科学家”，有时干脆称他为“我们的捕蝇人”。
达尔文在巴伊亚参观了美国的大型军舰“三宝垅舰”。
在演习中，“贝格尔”号成绩卓着，战胜了所有的船只，这足以表明他们的航行技术。由于在船上呆了这么长时间，达尔文对“贝格尔”号产生了深厚的感情。很快“贝格尔”号又启航了，从巴伊亚开往里约热内卢。
4月1日，“贝格尔”号上所有的人都在这愚人节里大开玩笑。午夜，人们把所有穿着睡衣的人从下面叫到甲板上来，叫来木匠是为了修理炉子，叫来后甲板上的工匠，其借口是桅杆咔嚓直响，叫来海军练习生是要他们把风帆降低一些。大家在回到各自的吊床上时，有的骂，有的笑。对于达尔文，人们想出了一个合适的诱惑物。谢利万喊道：“达尔文，您看见过逆戟鲸吗？现在出现这种动物了，您快点来看！”听到喊声，达尔文翻身从吊床上爬下来，一腔热情地向甲板上跑去，想看一看这个南方的海豚。但是，迎接他的却是值班人员发出的哈哈大笑声。
在巴西内地的考察，一共用了将近两个星期的时间。达尔文回到里约后，便把自己的东西从“贝格尔”号上运往博托福戈。在靠岸时，海浪由小船的头上冲了过去，在达尔文的眼前，他的书籍、仪器和其他必需品全都漂了起来。不过，他只是受了点惊，什么东西也没有失掉，只是大部分东西下面都浸湿了，他用了整整一天时间，才把这些东西晒干。整理在巴西内地考察时所采集的东西和补写的日记，像往常一样占用了他好几天的时间。
达尔文在博托福戈住了两个多月，研究了里约四郊的自然状况。他的房子就位于科尔科瓦多山麓。科尔科瓦多山，呈陡峭的锥体形，半山腰处总是白云缭绕。白天，达尔文考察和收集标本，或整理收集来的东西。傍晚，达尔文细听青蛙、蝉和蟋蟀演奏的协奏曲。有时观察某个萤火虫的飞舞，收集萤火虫的幼虫或对萤火虫进行实验。晚上，他就给朋友们写信，有时也阅读些有关于科学考察的着作。
热带有一种“热病”，欧洲人从来没有见过，谁得了这个病，几天内就要死去。不到半年，水兵中已经死了3个。
7月5日，“贝格尔”号在其他军舰鸣放的友好送别的礼炮声中，离开了到处是处女林的热带地区，向南方的气候温和的地带和海岸驶去。这次航行中，汹涌澎湃的大海再次使达尔文遭受到晕船的痛苦。但他有时能观赏到逆戟鲸，口齿锋利的抹香鲸和那被人们称为“开普小鸽子”的小海燕。船行到拉普拉塔，达尔文有时上岸去了解当地的情况。
他从城旁的一座小山顶上放眼望去，只见那一望无际的草原上，放牧着一群群牛羊。达尔文向那辽阔的沙漠走去。他问当地的高楚人：“这里有什么特殊的动物和植物吗？”高楚人想了一想说：“这里的鸵鸟很奇怪，总是许多雌鸟在一起下蛋，叫雄鸟去孵，然后这些雌鸟再到别处去集体下蛋。”于是，达尔文和他的助手走进无边无际的沙漠，花了好几天时间去观看鸵鸟下蛋的情况，达尔文经过仔细的观察，终于弄清楚了，他高兴地对助手说：“你看，雌鸵鸟三天下一个蛋，一次连续下十几个蛋，总共要一个多月。这里天热，隔一个多月，早下的蛋不是腐烂了吗？所以它们就集体下蛋，叫雄鸟去孵。”