1831年10月底，英国皇家海军比格尔号停靠在普利茅斯港，准备进行一次环球航行。年仅22岁的达尔文被邀请作为舰长菲茨罗伊的陪同，并担任非正式的博物学者。在环球航行期间，达尔文收集了大量有关地质学和动物学方面的资料，这些资料成为达尔文日后发表《物种起源》等重要著作的基础。

菲茨罗伊舰长为达尔文提供了这次远航的机会。这是菲茨罗伊第二次随比格尔号出航，出发时他只有26岁。在皇家海军学院读书时，菲茨罗伊的数学和科学成绩优秀。23岁时，他接替在火地岛自杀的金舰长成了比格尔号的舰长。在此次航行中，菲茨罗伊有两个使命：一是绘制南美洲海岸线的地图；二是利用精确的时钟测定经度（经度360度相当于时差24小时），即某一出发地的经度测量数值，应与环球航行一周后返回到的同一地点的经度测量数值相同。当时阿根廷及其邻国刚刚脱离西班牙的控制，英国人需要绘制海图，以便建立新的贸易通道。

在登上比格尔号之前，达尔文对赖尔的《地质学原理》着了迷，这本书不仅提供了关于地球历史的鲜明看法，还提供了在现实世界中检验的方法。当达尔文在佛得角群岛主岛——圣地亚哥岛登岸的时候，他终于得到了检验的机会。他在岛上的火山岩上攀爬，发现了岩浆最初从水底涌出的线索——岩浆流动的时候烤焦了珊瑚和贝类……