สำหรับการเดินทางสำรวจครั้งนี้ยังต้องการนักธรรมชาติวิทยาเดินทางไปกับคณะสำรวจด้วย แต่ไม่มีผู้อาสาสมัครเข้ามาเพราะจะต้องออกค่าใช้จ่ายในการเดินทางครั้งนี้เองทั้งหมด กัปตันจึงเดินทางไปปรึกษากับศาสตราจารย์เฮนสโลว์ ศาสตราจารย์จึงนำข่าวนี้มาบอกแก่ดาร์วิน ทำให้เขาสนใจเดินทางไปกับคณะสำรวจด้วย ดาร์วินจึงได้รับตำแหน่งเป็นนักธรรมชาติวิทยาประจำคณะสำรวจครั้งนี้ซึ่งจะออกเดินทางไปสำรวจฝั่งของทวีปอเมริกาใต้เป็นเวลานาน 2 ปี เรือหลวงบีเกิ้ลเริ่มออกเดินทางจากท่าเรือเมืองดาเวนพอร์ต (Davenport Harbor) เมืองพลายเมาท์ (Plymount) ประเทศอังกฤษในวันที่ 27 ธันวาคม ค.ศ. 1831 โดยแล่นเรือบีเกิ้ลเข้าจอดที่อ่าวเปอร์โต ปาร์ยา (PortoPraya) ในหมู่เกาะเคปเวิร์ด (Cape de Verd) และแวะที่เมืองอาโซส (Azores) เป็นแห่งสุดท้ายก่อนเข้าจอดเทียบท่าที่เมืองฟอลมัธ (Falmouth) เมืองท่าทางตอนใต้ของประเทศอังกฤษ ดาร์วินใช้เวลาเดินทางสำรวจเป็นเวลานานถึง 5 ปีนานกว่าที่กำหนดไว้ การสำรวจครั้งนี้ทำให้ดาร์วินได้เก็บข้อมูลสัตว์และพืชต่าง ๆ ตลอดการเดินทาง เมื่อกลับบ้านเขาแยกหมวดหมู่ ให้กับซากพืช ซากสัตว์ ที่เขาเก็บมาและเริ่มต้นศึกษามันอย่างจริงจัง และในปีเดียวกันนี้เองดาร์วินได้ตีพิมพ์ผลงานของเขาออกมาเล่มหนึ่งชื่อว่า “A Naturalist’s Voyage Around the World” ซึ่งเป็นเรื่องราวเกี่ยวกับสิ่งที่เขาพบเห็นมาตลอดในการเดินทางสำรวจโลกไปกับเรือบีเกิ้ล