وی هنگامی که ۲۶ سال بیشتر نداشت، با کشتی بیگل (متعلق به نیروی دریایی پادشاهی بریتانیا) خود را به مجمع‌الجزایر گالاپاگوس رساند. این جزایر در ۹۷۰ کیلومتری غرب کشور اکوادور در اقیانوس آرام قرار دارند و به عنوان یکی از شگفتی‌های طبیعی دنیا شناخته می‌شوند.

زمانی که داروین به گالاپاگوس رسید، جمعیت این جزایر آتش‌فشانی اندک بود، اما بیشتر کشتی‌هایی که از آن حوالی عبور می‌کردند، در این جزایر توقف داشتند، بشکه‌های آب کشتی را پر و نامه‌های خود را ارسال می‌کردند. همچنین برای ذخیره انبار کشتی گوشت تازه تهیه می‌شد. این گوشت تازه از جانورانی به دست می‌آمد که این جزایر نام اسپانیایی خود را از آنها گرفته بودند: «گالاپاگوس» یا لاک‌پشت‌های غول‌پیکر، که در بوته‌زارهای جزیره رژه می‌رفتند!

نخستین واکنش داروین در برابر این جزایر وحشت و اضطراب بود. ساحل سیاه سوزان، بوته‌ها و گیاهان خشکیده، و کاکتوس‌های تیغ‌دار چشم‌انداز خوشایندی نبود. اما به زودی، با گشت‌زدن بیگل در پیرامون مجمع الجزایر گالاپاگوس به مدت یک ماه ، و توقف در یک یک جزیره‌ها، نظر داروین عوض شد.

داروین هر روز بیشتر از روز پیش شیفته دیدنی‌های این جزایر می‌شد. به نظر می‌رسید که این جزایر، به همان اندازه که مملو از لاک‌پشت بودند، سرشار از اسرار نیز بودند.
نخستین معمایی که در ذهن داروین پدید آمد، معمای کوچکی بود که به آسانی حل شد. ابتدا داروین نمی‌توانست بفهمد که در این جزایر متروک چه کسی راه‌های کوبیده و هموار را از ساحل تا روی تپه‌ها کشیده است؟ اما به زودی دریافت که این راه‌ها مسیر حرکت لاک‌پشت‌هاست. در طول نسل‌ها، لاک‌پشت‌ها این راه‌های عریض را پیموده‌اند تا به آبشخور خود برسند؛ به چشمه‌هایی که در وسط جزیره از دل زمین می‌جوشیدند.

اما پاسخ معمای دوم ساده نبود. سوال این بود که چرا لاک‌پشت‌های هر جزیره با جزیره دیگر تفاوت دارد؟ در حالی که این جزایر بسیار شبیه هم بودند و آب و هوای مشابهی داشتند. او از خود می‌پرسید علت این تفاوت بین گونه‌ها چیست و چرا با هم تفاوت دارند. آیا هر یک از این لاک‌پشت‌ها و جانوران به طور جداگانه و برای جزایر مختلف آفریده شده بودند؟ یا توضیح دیگری برای این تفاوت‌ها وجود داشت؟ در 20 اکتبر سال 1835 کشتی بیگل این جزایر را برای همیشه ترک کرد و داروین با این معماها دست به گریبان ماند که بعدها پایه‌گذار نظریه جنجالی تکامل شد.

جزایر گالاپاگوس در سال ۱۹۷۸ توسط یونسکو به عنوان میراث جهانی اعلام شد و در سال ۲۰۰۱ اندوخته‌های دریایی در اطراف گالاپاگوس نیز به این موارد پیوست. همچنین از سال ۲۰۰۷ به بعد تلاش‌ها برای حفظ این جزایر دو چندان شد تا این اکوسیستم منحصر به فرد برای همیشه از خطر نابودی حفظ باشد.