夜幕再次降临，当一切安静下来以后，只有秋虫在唧啾鸣唱，此时，肯特郡达温材的那座乡间别墅书房里透出的灯光要比往常更显得明亮。四十九岁的达尔文不得不花更多的时间来整理他的作品，他本来想写一本巨大的著作来系统而全面地表达他的思想，但现在看来，原来的计划应该放弃了。他现在的要求很简单，就是以最快的速度，用最清晰的语言来充分论述自然选择的思想，至于其他的很多想法，完全可以在此后慢慢补充增加。
1859年11月，《物种起源》正式出版，作为生物进化论中里程碑式的作品，它不单改变了人们对生物进化的看法、对自然科学的看法，包括对人的看法，他甚至改变了人们的人生观和宇宙观，成为指导自然科学研究的一本原则性的著作。这本书的意义远远不止于确立了生物进化论这门学科，其更重要的意义似乎存在于学科之外。所以，这本书一出版就引起了人们的高度关注和强烈的兴趣。虽然初版在当天就被抢购一光，但这远非一本普通意义上的畅销书。无论是专业或非专业的人士，都不妨以自己的目的和方式来阅读和理解这本书。在现代西方，是不是懂一点量子力学和生物进化论的知识，是衡量一个人有没有高等修养的重要指标。
《物种起源》初版只有四百多页，达尔文曾遗憾地表示这只是他构思中要写的内容的一个梗概而已。但这并不妨碍其成为巨著，因为一部作品的意义基本不是靠页码多少来确定的。
其实《物种起源》并不是在严格地探讨物种的起源，这本书的内容相当博杂，尽管内容不多，却依然很好地体现了达尔文细致而拖沓的文风。他试图从地质学、解剖学、植物学和动物学等各个角度来论证他的思想，把他能想到的最有力的例子不厌其烦地列举个够，从冰山形成、鱼的化石、鸽子驯养再到俄罗斯蟑螂，还把很多大家熟知的生物用生物链连接起来，比如对猫和鼠的论述，都给人以耳目一新的感觉。
但所有这些叙述都是围绕着两个至关重要的主题来进行：一，物种是以不断地慢慢地变化的方式来适应环境的，且变化可以遗传。二，自然对物种作出选择，适者生存。
达尔文坚定地强调了自然选择的力量，他认为“自然选择每时每刻都在检验着地球上的每一个物种，不放过任何一点最微小的变异”。它以安静的悄无声息的方式工作着，你感觉不到它的存在，你以为静谧的湖面可以给你带来内心的安宁，你以为晚霞映照下的山河大地是如此的和谐而壮丽，你以为一切是美好的，我们终可以抵达至善的天堂。但自然之手却一直在有效地漠然地工作着，不停地淘汰错误的，保留应该保留的。它太安静了，你一时感觉不到它的成果，直到时间的长河把古老的遗迹冲刷到你的面前，你才会认识到它的强大和无情。从庞大的恐龙到遍布世界的三叶虫，都在默默诉说着自己悲惨的遭遇。而从单细胞到哺乳动物的不断递进，直到自认为是万物之灵的人的出现，也一再展示了自然选择的精确和独断。我们就这样被身不由己地带到了这里，无能为力，别无选择。回头一望，早已物是人非、山海变幻。唯一不变的，就是所有物种都要不断化为灰尘，再被后来者重新收集，一次次加入到进化的长河中去，绝望透顶，无处可逃。
无论相信上帝与否，都无法逃脱自然法则的控制，我们其实不再需要面对强大的自然时却去抒发自己对超自然力量的赞美。眼前的森林河流与草原荒漠，鹰击长空、鱼翔浅底，山明水秀、鸟语花香，多么壮丽辉煌，多么庄严肃穆，又多么清新可爱！这一切已足以激起我们的感激之心。
我们从此不再需要一个神来解释这一切了。
也就是说，只要运用生物进化理论，就可以解释现有的生物现象。生物界看上去尽管美妙，尽管和谐，尽管让人感动，有时令人心神摇荡，但这些都可以面无表情地用进化论来木然地加以解释。
为了论证自己的思想，达尔文采取了题海战术，利用已有的资料，从生物地理、古生物学、解剖学和比较生理学，以及形态学和胚胎学等几个方面进行了全面论述，具有无可争议的强大的说服力。
达尔文明确提出了生存竞争，但反对过分强调这个问题。因为他看到了生物之间也有相互依存的关系，这使物种之间关系变得相当的错综复杂，而不是只剩下简单的你死我活的斗争。它们并不想成为这个角斗场中仅剩的孤独的胜利者，因为那其实意味着下一秒的死亡即将来临。
为了说服读者，达尔文又举了一个例子，英国熊蜂是唯一可以为红色三叶草传粉的昆虫，因为只有它才能钻进那花芯里面去。而熊蜂的数量又受到田鼠的控制，因为田鼠经常把熊蜂的蜂巢搞坏掉，让这些熊蜂无家可归。至于田鼠的数量吧，当然是取决于猫的心情和肚量了。这样一来，猫虽然对三叶草不感兴趣，但确实可以影响到三叶草的生长是否繁盛。这样就出现了互相适应现象，有时可以表现为种间利他行为。但从猫的内心来说，他吃田鼠的目的，绝不是为了熊蜂报仇来的。
在猫吃田鼠这个问题上，具备了达尔文所说的生存竞争的两种含义，一是猫和田鼠的竞争，猫肯定是用尽心机地要多吃田鼠，而田鼠则耍尽聪明地避免被猫吃掉。经过世世代代永恒不变的猫捉老鼠的游戏，猫变得越来越牙尖爪利，走起路来悄无声息；田鼠打洞逃跑的技术也越来越高明，成为土木工程的先驱者之一，这就是种间竞争。而猫与猫之间、鼠与鼠之间存在的种内竞争，这个很好理解，就和男人对金钱和美女的贪婪一样，猫则总想独吞所有田鼠。不过在更复杂的抓捕游戏中，这种竞争不能看起来太单纯，赤手空拳打天下的时代已经过去了，捕食者之间可能会结成某种形式的联盟，以确保捕捉到更多的猎物。这种行为在表面上看起来就是在演绎一场志同道合的经典故事，其间会有忠诚，会有牺牲，当然也会有背叛，以及由此而引发的激动人心的铁血复仇。好莱坞最擅长利用这种感天动地兄弟般的友情来打动我们冰冷的心。
就在猫鼠游戏之中，已深刻地体现了自然选择的力量，行动拖拉而缺乏激情的猫，以及那些懒惰透顶不想费力打洞的田鼠，总是很如愿以偿地被饿死或被吃掉。大自然就是通过这种代理的方式工作着，优胜劣汰，适者生存。
而对于明显的如盲肠之类的退化和萎缩器官的存在，达尔文开始向拉马克学习，他认为这是用进废退的结果，某些不常用的器官经过世代相传，最后就彻底不用了。他为此举了很多例子，比如太平洋岛屿上的一些鸟，因为岛上没有捕食它们的猛禽，所以它们就不需要费力地飞来飞去，结果翅膀没有用武之地，长期缺乏练习，最后搞得双翅乱动也飞不起来了。
这种解释，其实是和他的自然选择理论不一致的，最后不得不作出修改，并被现代达尔文理论所抛弃。他举的另外一个例子是正确的，那就是海岛上的昆虫大多出现双翅退化现象。原因是完整的翅膀如风中的降落伞，而小小昆虫的体重又远远压不住强劲的海风的力量，结果被吹到茫茫大海之中，再也难以逃回生天。于是残翅对于海岛上的昆虫来说反而是一种优势，所以它们得以生存。
作为对达尔文这一理论的验证，1937年，一位法国遗传学家无意间用有翅果蝇和无翅果蝇作了一次对照观察。在海风强劲的地方，无翅果蝇的数量迅速超过有翅果蝇的数量，成为优势种；在避风海面，有翅果蝇生长正常，而无翅果蝇作为一种病态，很快就被有翅果蝇在数量上压倒，并最终消失。
达尔文甚至注意到了中性变异问题，也就是有些变异既不带来优势，但也没多大坏处，有他没他都行的那种。他认为这种变异可以被保存下来，而且是造成生物多样性的原因之一。这在一定程度上解释了一个疑问，那就是为什么所有的生物会彼此不同？而这个疑问是有根据的，因为达尔文相信所有的生物都有一个共同的祖先。
论证所有生物具有共同祖先的一个重要的例子是胚胎发育，不同动物具有相似的胚胎阶段，似乎清楚地表明了它们有共同的祖先；而另一方面，胚胎发育过程又彼此不同，这有点令人费解，达尔文给出了解释，但仍然令人费解。不过反过来考虑一下是有点道理的，因为如果发育的过程也完全相同的话，那么生出来的就是同一种动物了。所以，胚胎发育过程的差异是造成物种多样性的一个有效途径，这种差异本应该是连续的，但毫无疑问，中间有些类型被大自然无情地淘汰掉了，所以出现了狗和猫这样明显不同的物种。
达尔文的这一认识其实是建立在对相互隔离的海岛上的鸣雀的观察而得出的结论，大海的隔离使变种得以纯化并保存。可是在陆地上，动物们可以到处乱跑、胡搞乱搞，那么后代的形成机制就复杂得多了。达尔文没有解决这个问题，好在后来的综合达尔文主义者给出了漂亮的解决方案。
在并没有大量化石证据的前提下，达尔文运用演绎的方法论证了生物的进化过程必然是逐渐的和连续的，他坚决不承认存在大的突变和变异，并用一句简洁的“自然界没有飞跃”来加以总结和强调。他对渐变论的过度强调导致了这一论点成为被攻击的要害部位。进化论继任者们也不得不费尽心力地寻找合适的理论来化解这些非难。好在，解释得也同样漂亮！
那么，物种的这些逐渐的和连续的变化是有方向的吗？
达尔文反对目的论，也不同意拉马克的观点，但因为遗传知识的缺乏，他对拉马克理论的认识有时是模糊的，导致他的态度也时有摇摆，对很多现象的解释其实是错上了拉马克的旧船。他不断地运用获得性遗传和用进废退原理来解决一些难题，被后来的新拉马克主义者引为知己，也直接造成定向进化理论唠叨不已废话不停。这与另外一个问题不同，达尔文与拉马克一样，承认“知识的遗传”。这一观点与后来的新拉马克主义有所暗合，也使新拉马克主义在人文方面的应用有了出奇的效果。
在更多的例子中，达尔文坚决反对拉马克的解释。拉马克认为生物具有根据其内在的意志而不断进行自我完善的能力，比如马，从多趾向单蹄的演变就是一种完善的过程。这一过程也被部分现代古生物学家们不断地拿出来炫耀，以证明他们定向进化的观点。而达尔文不认为动物具有这种定向的自我完善的能力，这种变化倾向的出现只是自然选择不断保留有利变异的结果，整个淘汰过程的积累体现出了一种貌似定向进化的效果。
达尔文也并不认为他已经解决了所有问题，他承认对于智力和一些复杂的人体构造的形成机制，还有待于进一步的探索。并且在文章最后，他特意提到了寒武纪物种大爆发的问题，说如果这一问题不能得到很好解决，将严重影响他理论的正确性。
与以前的科学论著不同，此前培根(Francis Bacon)的归纳模式是科学界公认的模式，也就是要在实验的基础上大量采集资料，然后对资料进行总结归纳，得出一个简洁的结论，这就是新的知识。“知识就是力量”，这么漂亮的话就是培根提出来的。所以，培根的理论极具影响力，被认为是科学工作的基础。
而归纳法有两条基本原则：一，做研究的时候不能有任何先入为主的概念，不应该有强烈的想要看到某种结果的欲望，甚至都不要去预测可能的结果；二，不要在资料不充分的时候就急着要得出一般的结论。
而达尔文的理论，正是犯了培根的这两条大忌讳。
达尔文采用的是假说演绎法，也就是先立一个假说，并在这个假说的基础上进行演绎，推出一些新的认识，然后去自然界寻找证据来证明这些认识，这样就验证了假说。这种研究模式在当时被认为是伪科学模式，所以也一直受到了各方的猛烈抨击，不过现在得到了平反，据说反而成了最具有说服力的方法。
不管怎样，《物种起源》卖得很好。达尔文在自传中总结《物种起源》的成功原因时，并没有太多沾沾自喜，他认为主要应归功于文章写得很短，只是他原计划的一个精简的纲要，而这一变故又部分得益于华莱士的“逼宫”。一旦文章写得短，就只能选择一些有趣的事实来描写，然后导出应有的结论，这样全书看起来反而简洁流畅，更具可读性。达尔文还有点后怕，说假如这书按原本的规模来写，大概要多出四五倍的内容，太厚了，便极少有人会耐心地去读完这本书，影响自然也就一般般了。