3月7日，「貝格爾」號起航了，向瓦爾帕萊索駛去，11日抵達那裡。稍作歇息後，達爾文為了實現自己越過科迪拉山脈的夙願，帶著一名嚮導和一名趕著幾匹騾子的人，又旅行了。他從這裡的波爾季利奧山口進入，3月18日，艱難地到達肥沃的馬伊普河河谷。
在科迪拉山脈，一些河谷的兩側，有一片片粗糙成層的階地，是由礫石和沙土組成。達爾文認為，南美洲東岸的地質史主要歸結為這些海岸逐漸上升，這裡的地質現象和南美洲東岸的地質現象一樣。不同的是，在科迪拉山脈山口附近，上述階地的下端是平斜下降的。他認為，在海水浸沒智利的時候，這些階地被沉積下來。
3月19日，達爾文正在攀登暗紅色的層狀懸巖時，看到了一群群牛。在科迪拉山脈較高的牧場，冬季將臨的時候，牧人都會把牛群趕往下游。天黑的時候，達爾文隨便找了戶人家，借宿在那裡。他借宿的地方，位於聖彼得羅德諾拉斯科山山麓旁邊。在這座山的山頂上，達爾文發現幾處礦場。在智利北部的山區，經常能發現一些礦場。
越往上攀登，植物越少，禽獸和昆蟲更是見不到了，反而出現了一些漂亮的高山花。達爾文指出，安第斯山脈具有其他山脈不具有的特徵：
第一，河谷兩邊平坦的階地有時變為狹長的平原；第二，斑岩山丘完全裸露著極其險峻，顏色鮮亮，主要是紅色和紫色；第三，巖脈是巨大的，而且像牆壁一樣接連不斷；第四，一些地層明顯地分離開來，形成兩個結果：在它們呈較傾斜狀態的地方，就構成一些沿著主脈邊緣的巨大的高山；但是，在這些地層直立狀的地方，卻是風景俊美，形成奇特的中央高峰；第五，岩石片美麗、顏色鮮明，它構成了光滑的圓錐形石堆，從高山基部開始算起，最高能到兩千多英尺的高度。
3月20日夜晚，達爾文艱難地走到耶索谷，也叫做鍋形谷地。這裡的石膏層厚度極為驚人，有一千多米。
第二天，他到了山脈的山麓下，這條山脈是沿著科迪拉山脈的兩個平行的主山脈中的一個山脈，成為分別流到太平洋和大西洋裡去的河水的分水嶺。從這裡開始，道路變得越來越難走。
冷風吹著達爾文的考察隊，越接近山頂風越大，他們已經進入常年積雪地帶。
達爾文注意到騾子的蹄子好像出血了，蹄子踩在雪地上，會留下血跡斑斑的蹤跡。達爾文認為，可能是從周圍吹過來的紅色斑岩灰塵造成的。他後來用紙擦了一下雪，紙面上也出現這種磚紅色的痕跡，他把殘跡從紙上刮下來。最後發現，是微小的水草微粒體。這種水草，時常出現在北極地帶，把那裡的雪染成紅色。
夜晚來臨，在兩條主山脈中間的一個山地裡，他們宿營了。這裡找不到任何燒火的東西，水不到沸點就開了。
第二天，穿過中間的谷地，考察隊開始攀登第二個主脈——波爾季利奧山脈的山口。這是一次為時很久、極其艱難的攀登，山脈海拔四千多米。險峻的圓錐形紅色花崗岩山丘在左右兩邊聳立著。下面遼闊的土地上常年覆蓋積雪，有些地方的積雪因為一直不能融化，變成雪塔或雪柱。
抬頭向上望去，會感到一陣疼痛，冰花像小針頭一樣，隨風紛紛揚揚地降落在達爾文和他的同伴們身上。他們只得從半途下來一些，在一個巨大的岩塊旁邊，找到一個舒適的避寒處夜宿，實在沒辦法再往上攀登了。
3月23日，他們沿科迪拉山脈東坡的路下山。不過，下山的路比上山攀登的路還要陡。一片閃閃發光的雲海在他們腳下，一整天他們都置身於其中，因為雲海的緣故，他們在半山腰上也看不到潘帕斯平原。海拔兩千米的地方，他們找了個地方宿營了，這裡有一片灌木林可以作為燃料，還有一片草原，可以喂喂騾子。
東面一些河谷和智利那一面河谷的氣候和土壤屬性是相同的，但兩地的植物完全不同。這樣的差異在動物方面也有實例：太平洋海岸一帶有5種老鼠，大西洋海岸一帶有13種老鼠，但兩地卻沒有一種是相同的。其實，在鳥類和昆蟲方面也有這樣的例子。
這裡的生物有刺鼠、鼫、犰狳科的三個種、鴕鳥、雷鳥的幾個種，與較遠的巴塔哥馬亞的生物非常像，不僅動物，植物也一樣，巴塔哥尼亞的多刺的灌木、乾枯的草和小植物，還有爬行緩慢的黑色甲蟲在這裡都能發現。
3月24日，雲海突然散去。在高山上，達爾文欣賞到一望無際的潘帕斯平原。
從科迪拉山下來後，達爾文穿過一個低窪的沼澤地，沿著乾燥的平原，往北朝門多薩走去。
在門多薩附近，達爾文看到南方的天空裡有一片奇怪的、略呈紅棕色的烏雲，達爾文還以為是哪裡起火升起的濃煙呢！他過一陣子才知道，那是一大群蝗蟲在飛翔，蝗蟲佔據了從離地面六米處到五百米處的全部空間。蝗蟲發出的聲音，就像戰場上的戰車從地面上飛馳時發出的聲音。當蝗蟲落到地面後，地面再也看不到一點綠色，因為蝗蟲比地裡的草還要多，地面就變成了淡紅色。
3月29日，達爾文出發從門多薩的北面出發，經斯帕利亞塔山口，返回智利。途中的有些地方是不毛的荒漠或長滿了低矮的仙人掌，太陽灼熱，揚起陣陣微細的塵霧，而且還沒有水喝，達爾文在這種條件下步行了七十多公里。
斯帕利亞塔山脈的地質結構和太平洋海岸的第三紀地層相似，如果是這樣的話，石化樹木的遺跡應該出現在這裡。果然，在近兩千米高的光禿禿的山坡上，看到了幾根雪白的柱子，柱子的大小和一些樹木差不多。它們的外形給達爾文留下了強烈的印象，這些就是南美杉科石化的樹木。
在這幾次旅行中，達爾文一直對動植物的研究比較上心，對地質工作和對地質的思考也同樣沒有放鬆。
在峽谷之上，天然石拱門橫跨在英卡橋上。經過這裡，達爾文繼續到中央主脈去旅行。這裡有一條上坡路，通到山口的頂端，這條迂迴曲折的路非常陡峭和險峻。天空陰沉沉的，山頂上刮著寒風。達爾文終於看到了科迪拉山山峰，山戀起伏的高山風景優美。山下長滿了常青樹，還有巨大的仙人掌，像枝形燭台一樣。
在這二十四天的旅行中，他兩次越過科迪拉山脈。4月10日，達爾文終於回到聖地亞哥，稍微休息了一下，他又回到瓦爾帕來索。
在給漢斯羅的信中，關於地質論斷的結論，達爾文進行了特別詳細地敘述。通過對南美洲東西兩岸的地質情況和科迪拉山脈的地質情況進行考察，達爾文得到大量翔實的材料，通過對這些材料的整理並融會貫通，他作出了初步的結論。達爾文在信中還寫到他所遇見的石化了的樹木，並敘說了關於地面隆起和沉陷的結論。漢斯羅收到達爾文這樣的來信感到很驚奇，這個以前曾經有些幼稚的學生和朋友現在已經成長為一個學者。
1835年11月16日，在劍橋哲學學會上，漢斯羅宣讀了達爾文在航行中的這些研究成果。因為這些觀點很受歡迎，漢斯羅就把這些內容印刷成小冊子，分發給需要的人。
受賴爾的影響，達爾文漸漸也成了一個地質學家和學者，在考察中，他能得出自己嚴謹的結論。
4月7日，已經取得了一些成就的達爾文並沒有滿足，他決定再去旅行。這次旅行的地點選在智利的北部地區，旅行路線他也制訂好了：沿海城市科捨博——瓦斯科——科皮亞波。「貝格爾」號也會去科皮亞波這一站，等達爾文到那裡的時候，正好能趕上「貝格爾」號。他們這次全都騎馬，行李用騾子馱運。
他們穿過鍾山山麓的基爾奧塔河谷，此地產黃金，當地人以淘金為生。然後，旅行者們沿著智利中部地區的海岸旅行。愈往前行，土地變得愈貧瘠，這裡的植被都是與絲蘭屬相似的高大植物。
5月4日，達爾文從海岸轉向內陸的伊利亞佩爾，這個肥沃的河谷裡有很多礦場。在洛斯奧爾諾斯區的主要山上，山體因採礦被鑽滿了窟窿。
這裡的礦工們很辛苦，每天從七十二米深的礦井裡背上去超過九十公斤的礦物，要背十二次，也就是說，一天要背出一千零八十公斤的礦石。在背這十二次礦石的間歇時間裡，也不能閒著，要去敲碎礦石和搜集礦石。達爾文看到，他們的全身肌肉繃得緊緊的，身體向前彎曲，雙腿也彎曲著，用自己的雙臂倚靠在梯級上；他們的嘴角向後咧著，呼吸急促，臉上掛著大顆的汗珠，不斷地滴到胸口。達爾文知道他們是自願的，但是，看到他們從礦井裡爬出來的樣子，他就感到極不舒服。
5月14日，達爾文來到了科金博，這是座寂靜的城市，人口大約七千人左右。
達爾文對沿途地區都進行了地質調查，這裡階梯形的礫石階地令他最為感興趣。這些階地和智利的、聖克魯斯河河谷的都一樣，都證明了同一個結論，階地是由海水的沖刷而成；這同時也證明了另一問題，陸地在逐漸上升。
5月21日，他參觀了阿勞科礦區，然後又動身到肥沃的科金博河谷，那裡遍佈葡萄園和果樹園。
6月2日，他從內陸又轉向海岸，往北到瓦斯科。這裡的土地看不到一點綠蔭，都是荒漠。在最乾燥的地方，有一群群陸生螺輪蝸牛集結在一起，它們在等待春天會不會有什麼小植物長出葉子來，這樣它們就不會一直餓著了。
6月4日，沿著荒涼的平原，達爾文繼續趕路，這裡只有大群的羊駝在吃著草。在平原上，越往前走草越少，不毛之地愈來愈多，馬匹連吃草都很困難。人們說，這裡已經十三個月沒下雨了。
6月12日，達爾文到了旅行地最後一站——科皮亞波河谷。科皮亞波是一個很大的城市，這裡的居民每家都有一處果園，城市與礦場緊密地聯繫在一起，所以，這裡的人經常談論礦場和礦石。
達爾文估計「貝格爾」號還得一個星期左右才能到達這裡。達爾文趁著這個空當，又決定去旅行。
達爾文雇了一名嚮導，還帶了八匹騾子和足夠的飼料。沿途有一個被稱為「無人」谷的地方，聽說那裡有好幾個世紀都沒下過雨了。這裡的河谷也是由海水沖刷而成的，這和達爾文出發前所說的一樣。在這個無水的沙漠裡，達爾文看到了七八間房屋廢墟，這些堅固的房子是用黏土建造的，看起來像古印第安人住的。
達爾文在登山的途中，看到了古秘魯人開鑿的灌溉系統和人工水道，但是都被遺棄了。後來，他在秘魯遇到一位名叫吉爾的土木工程師，吉爾對這個地區特別瞭解，他向達爾文解開了這個謎團。在頻繁的地震中，許多建築物遭到破壞，河流被堵塞，致使河水經常改道。這些灌溉渠在河水改道後毫無用處，只能被遺棄，有的甚至遭到毀壞。
6月28日，在登山的途中，達爾文碰見了幾頭羊駝，還碰到一種很接近羊駝的山地動物駱馬的足跡。他發現這裡有一種小狐狸，它們能捕捉這裡為數甚多的老鼠。達爾文通過觀察這些老鼠得知，它們能生活在地球上一些最乾燥的地方。晚上的時候，達爾文就和嚮導露宿在山麓下的大高地上，儘管達爾文穿著防寒衣服，還是抵不住從山頂上刮來的陣陣寒風，更何況，他們露宿的旁邊還有一些大雪堆。所以，他的全身都凍僵了，整晚都沒睡著。
6月29日，達爾文返回科皮亞波河谷，7月1日到達那裡。
三天後，「貝格爾」號也到了。奇怪的是，他並有看到菲茨·羅伊艦長，艦上暫時由韋克姆指揮。
原來，在瓦爾帕來索時，「貝格爾」號聽說英國軍艦「挑戰者」號在阿勞科附近遇難。「挑戰者」號的薩姆爾艦長是菲茨·羅伊的摯友，薩姆爾和全體艦員都在印第安人那裡受苦受難。菲茨·羅伊要偽裝成領港員的身份去搭救他們。
7月12日，經過一段時間的航行，「貝格爾」號停泊在秘魯的伊基克港。伊基克位於一塊很大的沙土平原之上，在海拔五百米左右高的海岸大石壁腳下。這裡的地表上覆蓋著一層很厚的東西，普通食鹽和成層的鹽土層。在這一地方，這些東西大概是地表逐漸上升到海面時沉積下來的。這個地方就像乾淨的雪地上被腳踩過的樣子。
這裡經常不下雨，食物和淡水都要用船從北面四十海里的居民點處運來，所以水的價錢特別昂貴。達爾文想去伊基克唯一的富源——硝石礦場去一趟，費了很大的勁，他才雇到一名嚮導和幾頭騾子。在位於海拔一千米的高處，達爾文參觀了硝石場。返回伊基克時「貝格爾」號正準備起錨前往利馬。
7月19日，「貝格爾」號停泊在卡亞——秘魯首都利馬附近的一個沿海港口。這裡濃霧瀰漫，天空烏雲密佈。因為霧氣大，穿的衣服經常濕漉漉的。沿岸有許多小死水塘，人們認為正是這些水塘讓瘧疾得以傳播，他們說，水塘裡有一種有害氣體，是來自沼澤中的「瘴氣」。
秘魯這時很混亂，處於無政府狀態下，四名將軍為了最高權力正在相互爭奪。為了安全起見，到遠一點的地方去旅行都不行，即便是近處的利馬，達爾文也去了一次。在這裡，他還打過一次獵，不過，他的目的不是打獵，還是為了旅行。打獵的時候，他看到古秘魯人村莊的廢墟、灌溉渠和古墓，這些都證明，這裡居住過古代民族，在歐洲人到來之前，就已經有很高的文化水平了。