Известность Дарвина прежде всего ассоциируется с трансформизмом, который он называл теорией происхождения, эволюцией видов. Это противостоит концепции постоянности и неизменности видов. В действительности признаки теории трансформизма можно найти в трудах греческих философов Анаксимандра и Эмпедокла и их китайского современника Цон-Ци, который согласно Неру, в шестом веке до н.э. написал следующее:
Все организмы происходят из единственного вида. Этот единственный вид подвергался многочисленным постепенным и постоянным изменениям, а затем дал рост всем организмам разнообразных форм. Такие организмы не стали различаться немедленно, напротив, они приобрели отличия, постепенно изменяясь, из поколения в поколение.135
Историки науки обнаружили ряд предшественников Дарвина начиная с семнадцатого века и заключили, что эволюционистические взгляды были довольно распространенными за век до него.136 Слабым местом ранних систем было отсутствие убедительных аргументов, поддерживающих эту теорию, и вероятного объяснения механизма изменения видов. Ламарк (1744-1829) объяснял трансформацию видов посредством адаптации, продолжительного использования и неиспользования органов и передачей приобретенных качеств, но не мог предоставить доказательства. Заслуга Чарльза Дарвина не в том, что он ввел понятие трансформизма, а в том, что он предложил новое каузальное объяснение и подкрепил свою теорию огромным количеством доказательств, которые терпеливо собирал в течение двадцати лет.
Дарвин оттолкнулся от того факта, что у растений и животных происходят многочисленные самопроизвольные, случайные изменения, которые передаются следующему поколению. Это хорошо известно специалистам по разведению растений и животных. Они отбирают изменения с некоторыми свойствами, скрещивают их и таким образом получают новые виды, обладающие искомыми качествами. Иногда селекционеры просто отбирают образцы, которые считают лучшими, скрещивают их и добиваются новых, неожиданных сортов (этот процесс Дарвин называл бессознательным отбором). Его же можно назвать и искусственным отбором. В отношении естественного отбора Дарвин предположил, что новые виды могут появляться посредством случайных изменений и их наследственная передача может происходить по тому же самому пути, как появляются новые виды. Но как природа осуществляет процесс отбора, сравнимый с отбором, регулируемым селекционерами? Дарвин полагал, что главным фактором является борьба за существование в природе - процесс, сходный с тем, к которому обратился Мальтус в области демографии. Это значило бы, что в данном виде растения или животного количество особей превышает ограничения, накладываемые величиной территории и количеством пищи, поэтому существует непрерывная борьба за существование, в которой выживут особи, претерпевшие такие произвольные изменения, которые сделали их более подготовленными к борьбе, в то время как неподготовленные будут уничтожены. Однако изменения, происходящие в окружающей среде, постоянно бросают вызов степени приспособленности живых существ.
Среди аргументов, предоставленных Дарвином в защиту теории трансформизма, были такие, как гомологическая структура у индивидов, принадлежащих родственным видам, существование рудиментарных органов (оставшихся от прежних, наследственных видов), явление реверсии, возрождение наследственных признаков и многочисленные факты, связанные с классификацией животных по геологическим периодам и месту обитания. Но для того чтобы сделать свою объяснительную теорию последовательной, Дарвин выдвинул несколько других гипотез: о том, что самопроизвольные изменения могут дать развитие новым видам (не только новым расам), что приобретенные признаки могут передаваться по наследству, что продолжительность геологических периодов была крайне велика и что развитие палеонтологии предоставит недостающие элементы, связывающие известные виды с их предполагаемыми наследственными формами.