Najnápadnejšími plazmi na ostrovoch sú Galapágske korytnačky. Na ostrovoch nemajú nepriateľov, a tak dorastú až do dĺžky 1,3 m, vážia asi 180 kg a dožívajú sa až vyše 100 rokov. Korytnačky nielenže na ostrovy dorazili v dostatočne veľkých počtoch, aby sa mohli rozmnožovať a kolonizovať nové územia, ale sa tu dokonca rozšírili a rozvinuli do niekoľkých variantov. Drobné rozdiely medzi korytnačkami vyplývali z miestnych podmienok.
Podobne sa rozvinuli aj leguány. Na ostrovoch žili dva druhy, ale Darwin sa domnieval, že museli mať rovnakého predka a až potom sa obidva druhy odčlenili. Pozorovanie plazov podporilo Darwinove závery, ku ktorým dospel pri štúdiu bohatej fauny, najmä mnohých druhov vtákov označovaných ako ,, Darwinové pinky ". Práve tie ho priviedli ku kľúču, ktorý odomkol záhadu evolúcie. Na každom ostrove sa v každej populácii vyvinuli také znaky, ktoré najlepšie zabezpečovali prežitie. Tieto výhodné znaky vtáky odovzdali ďalšej generácii a jedinec, ktorý sa neprispôsobil vyhynul. Práve tie ho priviedli ku kľúču, ktorý odomkol záhadu evolúcie.
Po návrate do Veľkej Británie sa zaoberal aj šľachtiteľskými metódami chovu a zhromažďoval materiál pre svoju evolučnú teóriu. Dvadsať rokov skúmal zápisky o pozorovaniach, kým naplno pochopil, že práve tých päť týždňov mu ponúka kľúč k pochopeniu evolúcie a že oným mechanizmom je prirodzený výber. Po prvýkrát verejne vystúpil so svojimi poznatkami, až keď sa dozvedel, že k podobnému výsledku sa nezávisle od neho dopracoval i Alfred Russel Wallace.
Dielom „O pôvode druhov prírodným výberom“ z roku 1859 vyvrátil dovtedy platné predstavy o nemennosti živočíšnych druhov, najmä človeka. Vyslovil hypotézu, že všetky živočíšne druhy, teda aj človek, majú rovnaký pôvod a líšiť sa začali až v priebehu vývinu. Vývin a zmenu jednotlivých živočíšnych druhov vysvetľoval bojom o zachovanie existencie. Prežijú iba tie druhy a vlastnosti, ktoré sa najlepšie prispôsobia danému prostrediu.
Ortodoxní veriaci zatracovali evolučnú teóriu ako ateizmus, lebo protirečila biblickému výkladu stvorenia sveta. Aj u väčšiny vedcov však teória o pôvode človeka z nižších živočíšnych druhov a o jeho príbuznosti s opicou narazila na rozhodný odpor. Evolučnú teóriu začali nazývať „opičou teóriou“ a tiež si ju vysvetľovali po pojmom „človek pochádza z opice,“ čo Darwin ani ostatný evolucionisti nikdy netvrdili. Hlavné tézy svojho učenia vysvetlil v knihe „O vzniku druhov prírodným výberom, čiže uchovaním najodolnejších plemien v boji o život“.
Vedci si však uvedomovali podobnosť medzi človekom a ostatnými živočíchmi a v pomerne krátkom čase sa stúpenci evolucionizmu začali presadzovať v celej Európe a vznikol nový smer – darvinizmus. Darwinova teória sa postupne presadzovala a ovplyvnila nielen biológiu, ale aj humanitné, sociálne a národohospodárske vedy. Základné princípy Darwinovej teórie platia dodnes a sú súčasťou modernej evolučnej teórie.
