關於達爾文的病因有幾種不同的看法：第一，達爾文的兒子弗朗西斯認為，達爾文的病是由於先天體質虛弱造成的；第二，有些醫生認為，達爾文患的是「神經官能症」或「慢性神經衰弱」；第三，達爾文的父親認為，達爾文身體內有「體外病原體」，是病原體的原因。當時的醫學條件不高，查不出所有的病因。不過，我們認為，達爾文父親的看法可能性最大。後來，達爾文每逢體質減弱就感到非常難受，並成了慣例，這說明，他的身體裡可能真的有病原。
達爾文回到施魯斯伯裡和梅爾，休息了一個月，還去拜訪了福克司。在梅爾期間，他首次考察了蚯蚓，並對蚯蚓對土壤形成的作用進行研究。隨後，在地質學會，他作了一個《關於腐植土在蚯蚓作用下的形成》的報告。
從航行期間一直到航行後的最初幾年這段時間，達爾文首先是一個廣義上的「博物學家」，但在地質學方面，他用的時間最多。從航行中，他帶回了許多這方面的新東西；所以在短時間內，他才能作很多不同的、饒有興趣的報告。
這個在地質學方面嶄露頭角的巨人，漸漸引起地質學會的重視。地質學會邀請達爾文擔任學會的秘書，在很長時間內，達爾文都沒有答應，他推說自己在地質方面能力不足。其實達爾文是怕秘書工作浪費他的時間，他正準備趕著寫作。一直到1838年2月16日，他才接受了這份秘書工作。
在他擔任秘書以前，他的《日記》即將出版。收到校樣時，他很生氣，校樣中印錯了許多字；但是，當他看到光滑的紙張和清晰的印刷物時，就高興起來。達爾文是在旅行之前，怎麼也沒想到自己會成為作家；不過旅行之後，他毫不懷疑自己會成為作家。在外面旅行了五年，把這些經歷寫出來是最好的方法。
達爾文不打算再用「日記」為書名。1839年，該書第一版是以這樣的形式出版的：《皇家軍艦『冒險』號和『貝格爾』號的勘測航行記》第三卷。達爾文的《日記》是幾卷書中的一部分，全套書寫的是這兩隻軍艦對南美南岸的調查和「貝格爾」號環球航行的情況。同年，科爾伯重新出版了達爾文的《日記》，取消了第一版的書名，改標題為：《在艦長菲茨·羅伊的率領下，『貝格爾』號對訪問各國的地質學和自然史的考察日記——查理·達爾文著》。封面上還介紹了達爾文的身份——科學碩士、皇家協會會員、地質學會秘書。
1837年冬至1838年期間，達爾文開始考慮他在「貝格爾」號旅行時所搜集的動物學和地質學方面的材料。從福克司那裡，達爾文知道了某些動物雜交的情況，便寫信給福克司說，有朝一日，自己一定能「在物種和變種這一最複雜的課目中」有所成就。
在動物的筆記記載中，達爾文曾提到絕滅的動物和現代的動物種類之間是有聯繫的，是繁殖在聯繫著它們。他在筆記中寫道：「如果不改變，它們就會絕滅；物種想不滅亡，只能靠產生出其他的物種。金萊茵特蘋果，就是用種子進行繁殖，就可以繼續存在，否則的話，就會全部絕滅」。
「金萊茵特蘋果」是英國蘋果的一個品種，它具有無性繁殖的能力。關於果樹品種的永久性問題，著名的植物栽培學家懷特提出了這樣的觀點：最近幾個世紀以來，靠嫁接來繁殖的品種（包括「金萊茵特蘋果」）正在絕種；用種子進行繁殖才可以使它們不至於絕滅。達爾文說：「如果在條件發生變化的情況下，一些物種如果不發生變化，那就會絕滅，像無性繁殖而無變化的『金萊茵特蘋果』一樣；相反，如果『金萊茵特蘋果』用種子進行繁殖的話，它們就不會徹底滅亡，因為它的物種發生了變異，也就是說產生出了其他的物種。」
地理擴展是現實中的問題，這也為達爾文提供了進化的說明。為什麼在某些地區，只存在某些動物，原因是什麼呢？為什麼袋鼠在澳洲，而羚羊在非洲呢？因為「袋鼠的祖先在澳洲，而羚羊的共同祖先在非洲」。這些都讓達爾文考慮到這樣一個問題：現代的貧齒動物和絕滅的貧齒動物之間的種屬問題。關於這個問題，達爾文的筆記中有記載：「南美洲的大懶獸和現在已經絕滅的犰狳是有血緣關係的。」但是它們絕滅之後，是不是會留下後代呢？這個在他的筆記中也有說明：「物種的情況就是如果個體不能繁殖，就沒有後代。」他還用馬做了例證：在南美洲，古生的馬留下了後代，就是現在的斑馬；而馬在北美洲卻已經絕滅了，沒有留下後代。
為什麼會絕滅呢？達爾文在筆記中也有提到：「至於說到物種的絕滅，我認為是由於不適應環境造成的。處在有利的條件下，加拉帕戈斯群島上的反舌鶇大量地繁殖起來；在另一種情況下，鴕鳥的適應性很差，因而必將絕滅。」
達爾文這個博物學家當然知道人是由動物進化來的，但他並沒有因此而喜歡野生動物或家養動物的，這和賴爾一樣，也不喜歡動物，甚至對動物會產生某種厭惡的情感。
所有生物的歷史發展，達爾文都試圖用進化論去說明。在對進化論進行總結的時候，他不禁想到了物理學和天文學方面的情況，物理學中的「萬有引力」，天文學中的星球是按一定的軌道運行的，這兩個觀點剛被提出時都遭到了反對，他感覺自己的理論也一定會有反對意見。
這時的達爾文對進化已經沒有絲毫懷疑，他認為，研究生物的適應性以及生物的性質、構成和本能，才能弄清進化的原因。達爾文想，如果自己的理論成功，將對科學的進步和發展具有重要意義。達爾文這樣寫道：「這個理論出現後，將會引發對本能、遺傳、智力遺傳以及整個形而上學的研究，也將引發對雜交、再生、變化原因的詳細考察；之所以研究以上問題，就是為了弄清我們是從哪裡來的、向何處發展。」
1838年上半年，對旅行期間所從事的動物學和地質學，達爾文正忙著作總結。這時，身體不適的他決定去劍橋休息一下，到自己的朋友那裡住幾天。晚上，他住在漢斯羅那裡，和往常一樣，漢斯羅那裡聚集了很多人。借此機會，達爾文拜訪了地質學家塞治·威克，認識了教阿拉伯語和猶太語的李教授。
在劍橋的休息的效果很好，達爾文恢復了健康。於是，他決定從格拉斯哥出發到蘇格蘭去遊覽一番。在英威涅斯山谷，他研究了羅埃河谷的階地。這裡的天氣比令人討厭的倫敦好多了，那裡還有美麗的晚霞。遊覽蘇格蘭的大自然景觀，達爾文感到特別愉快。
這年夏天，達爾文回到倫敦。關於這些階地，他在倫敦皇家學會的《會報》上發表了一篇論文。後經證實，這篇文章最後的結論是錯誤的。後來，對自己在這篇文章所犯的錯誤，達爾文一直感到羞愧。對他來說，這篇文章也是一個教訓，讓他知道，任何時候都不能在結論中利用排他的方法。關於羅埃河谷的階地，勞格、迪克和馬卡洛克認為是一些湖泊的沉積物，由於一些山巖和沖積層構成的堤壩形成了這些湖泊。而達爾文認為不是這樣，他認為是海的活動形成了這些階地，並用冰川塊構成的堤壩對此作了說明。
七月份的下半月，遊覽回來的達爾文路過施魯斯伯裡和梅爾，在這裡住了幾天，又回到倫敦。
在羅埃河谷旅行之後，從巴黎旅行回來的艾瑪·維茨沃德和他的妹妹凱瑟琳來看望他。
達爾文下半年開始寫珊瑚礁一書。他跟賴爾學了一套新的作息時間：工作兩小時——出去轉一圈——再工作兩小時。而不是像以前一樣，一次做半天都不動。
賴爾曾帶他去一個叫「雅典神殿」俱樂部，這裡有他很感興趣的科學協會會員。這段時間，達爾文經常在午飯後來這裡。
1838年10月，達爾文閱讀了馬爾薩斯的《人口論》。在這本書中，馬爾薩斯說人是按幾何級數（如2、4、8、16、32、64……）增長的，而人的生活資料，則是按算術級數（如2、4、6、8、10、12……）增加的。馬爾薩斯關於人增長的思想，被達爾文直接應用於動物和植物上，達爾文沒有注意到，馬爾薩斯的理論只適合按幾何級數增長的人類，而不能應用於植物和動物。
他從馬爾薩斯那裡得到了鼓勵，腦海裡開始有「物競天擇」的影子。其實，在他的腦海裡，適者能被保存的想法早就出現過，在談論關於鴕鳥的絕滅時，他就這樣說過。不過，馬爾薩斯的理論在這一時期鼓勵了他，讓他的這個想法慢慢成形。
達爾文開始的經歷就是這樣：乘「貝格爾」號旅行；把航行時獲得的博物學成果運回來，讓專家們對這些收集品進行分類整理並研究；出版旅行時寫下的《考察日記》；通過在地質學會作報告，把自己的研究成果介紹給大家；有的時候，會有意識地搜集和記錄關於物種起源問題。