A viagem do HMS Beagle foi financiada pela marinha inglesa e tinha o objetivo de fazer o mapeamento cartográfico da costa sul da América do Sul. Em 27 de dezembro de 1831, sob o comando do capitão Robert Fitzroy, o Beagle deixou a Inglaterra tendo a bordo Charles Darwin, jovem de 22 anos recém formado em teologia, mas com forte inclinação pelas ciências naturais. Os principais pontos a serem explorados eram Rio de Janeiro, Patagônia e Terra do Fogo, costa do Chile, Peru e algumas ilhas do Pacífico. A expedição, entretanto, acabou alcançando a Nova Zelândia, Austrália, sul da África, retornou a Salvador e então rumou para a Inglaterra. A viagem, que estava prevista para durar dois anos, acabou durando 4 anos e 9 meses.
A primeira parada do Beagle foi em Cabo Verde. Rumaram para a América do Sul, chegando a Fernando de Noronha em fevereiro de 1832 e aportando em Salvador, na Bahia. De Salvador, foram descendo a costa brasileira e aportaram no Rio de Janeiro em abril do mesmo ano. No Rio, Darwin coletou espécies de insetos e fez medições topográficas da costa. Era a primeira vez que o naturalista se deparava com uma floresta tropical.
Seguiram para a Argentina onde visitaram a Bahia Blanca, cidade da província de Bueno Aires, a Patagônia e a Terra do Fogo. Na praia de Punta Alta, em Bahia Blanca, Darwin encontrou o fóssil de uma preguiça e um tatu gigante. No Chile, Darwin subiu a cordilheira dos Andes onde encontrou fósseis de conchas, concluindo posteriormente que aquela região, algum dia, já tinha sido mar; e numa fenda nas montanhas uma floresta petrificada.
Do Chile, a expedição partiu para Galápagos, onde passaram um mês. Nesse arquipélago, Darwin pode observar as tartarugas, iguanas e a enorme variedade de aves. E constatou que eram diferentes de ilha para ilha. Rumaram para o Taiti, Nova Zelândia, Austrália, Ilhas Coco, retornaram a Brasil, aportando na Baia e em Recife. Por fim, voltaram para a Inglaterra.
Os resultados imediatos da viagem foram o livro A Viagem do Beagle (1838), baseado nos diários de Fitzroy, a transcrição do diário de Darwin (1839) e os artigos sobre a geologia da América do Sul, baseados em nas observações de Darwin e no livro Princípios da Geologia, de Charles Lyell. Mas a maior obra publicada, de fundamental importância para a ciência, tendo como base os espécimes encontrados durante a expedição do Beagle, foi A origem das espécies, de Darwin. Na obra, publicada em 1859, o naturalista descrevia sua teoria a cerca da evolução dos seres vivos.