在華萊士理論的刺激下，賴爾和愛沙·葛雷都希望進化論的發展可以達到一個新的境界，雖然要拋棄舊的宗教觀念和思想是十分困難的，但是達爾文的態度卻始終堅定和嚴謹，始終堅持用純唯物觀研究有機界和人的發展；另一方面，這樣堅定的態度還反映在達爾文《人類的起源》這本書中，他選擇了極其難度大的問題進行了研究，不僅論述人類身體的一般特性，還詳細論述把人的智能與動物的智能區別開來的人類身體特性，人的智能的起源和發展問題，道德觀念的發展問題。
達爾文不僅不畏懼困難，還尋找困難來攻克。在他的世界中，佔絕對優勢的並且符合他的基本科學信仰的一些論證才符合他衡量「正確」與「錯誤」的標準。吉夫裡·威斯特曾為達爾文寫過傳記，他認為達爾文行為和觀點不是統一的整體，這樣的說法其實相當錯誤，無論是他的行為還是學術觀點都是一個嚴密的整體，他把有關生物的進化問題和起源問題統一起來，認為生物有著共同的起源。他的這一思想反映在他的任何著作中或是單獨的文章中，這就更說明了達爾文觀點的統一性。
《人類的起源》的成書過程基本是這樣：起初，他只是想寫一章的篇幅，名字就叫《關於人類的一章》，但是在看過華萊士在1864年發表的關於人類起源的問題的文章後，達爾文改變了想法，他決定寫一本書，其中部分內容關於人和動物的感覺是怎樣表現出來的，在解釋人種起源問題時，他使用的是其在兩個《概要》（分別發表於1842年和1844年）中論述過的性選擇理論，這為達爾文研究性選擇理論提供了契機，這一理論還可以再在動物界各綱的研究中運用。
在1867年，因為達爾文忙於其他著作的編著和疾病的困擾，這本書的材料的收集工作暫時擱置了。達爾文在華萊士的書評發表後，便開始快速地編寫這本書。1869年4月14日，達爾文在給華萊士的信中，高度讚賞了華萊士給賴文的地質學著作所寫的書評的前半部分，還認為他成功地論述了自然選擇理論；達爾文還認為華萊士太謙虛了，竟然都沒有提到他在《林納學會會報》上發表的文章。提及書評的後半部分，達爾文為華萊士在人類起源問題上與自己意見相左而感到失望。這個問題上，達爾文認為不應該考慮那些因果鏈條過於長的原因。無疑，1864年，特別是1870年對於《人類的起源》的完成是很重要的年份。該書最終於1870年8月底成稿，8月30日付印。
該書的佈局大概是這樣：性選擇理論和如何應用該理論來解釋動物第二性徵佔了一半篇幅；對類論述就更少了，大約三分之一是討論人種和人種借助性選擇而產生的問題，只有剩餘的三之二論述整個人類起源的問題。如果從前面六章開始分析達爾文的這本著作，更能抓住其思想的精髓。
第一章敘述了達爾文所收集的證明人類起源於某種低等生物的事實材料，在第一版的第四章和第二版的第二章中，他論述了人類如何由低等生物發展起來。達爾文和華萊士分歧最大的地方是人的智能和動物智能的區別以及人的智能的發展過程，這些內容正好出現在另外三章，所以，達爾文用了很大的力氣來反駁華萊士。第六章涉及的是在動物界體系裡人類佔據何種地位和人類的譜系問題。
在第一章中，達爾文詳細地研究了人體構造。為什麼說人是哺乳動物呢？因為人體的構造如骨骼、肌肉、神經、血管和內臟都是哺乳動物才有的特徵。當年，奧溫和其他一些學者認為人和類人猿在腦構造方面的差別是區分人類和其他哺乳動物的標準，赫胥黎的觀點和他們不同，他認為如果只是按照腦構造不同來區分的話，人類和類人猿的腦構造差別實際上還沒有類人猿和其他最接近類人猿的猴子（如長尾猴和蠻猴）之間的差別大。生理學上人和猴子之間的相似性表現為：藥物對於相同的疾病起得作用相同，對快感的感受也是相同的。在生殖和發育方面，人類和猴子也有相似性：初生的嬰兒體制上弱小，性別上有差異。
人的胚胎發育和哺乳動物，甚至和其他脊椎動物綱有共同的特徵：與哺乳動物的卵細胞大小相同，擁有和其他脊椎動物綱有一樣的鰓溝；手和腳的位置也和哺乳動物的胚胎相同。達爾文還借鑒了比較胚胎學方面的成就。他指出，成年的猩猩的大腦皺壁與七個月的胎兒的大腦皺壁相同。赫胥黎曾經說過：「人和猴子是非常相似的，這種形似程度超過了動物和動物之間的相似度。」
達爾文認為，人的未發育器官只是代表著特別的變異性和返祖現象，其實沒有什麼作用。他描述了人的皮下肌肉能抽動皮膚（其他哺乳動物，比如馬的皮下肌肉都能抽動皮膚）這一現象，例如，肌肉能聳動眉毛和頸肌，一般情況下，頸肌是不能任意收縮的；但是在出現返祖現象時，例如，對某些皮下肌肉的收縮，這只出現在少數人身上：例如對耳朵的擺動，這通常作為家庭的特性遺傳下來。他指出，由於和人的耳朵相似，所以猩猩的耳朵也不能任意擺動，人的外耳特別突出的部分（後被稱之為「達爾文突出部」）與其他哺乳動物耳朵尖部是同系物；人的眼睛上的皺紋與瞬膜是同系物，亦被稱為第三眼瞼；過去留下來的遺傳物還包括原始人種靈敏的嗅覺；人的頭髮又長又密和眉毛中夾有幾根長毛（這也是蠻猴和一些狒狒所具有的特徵）也拜祖所賜，祖先週身都佈滿了毛髮。胎兒身上茸毛狀的毛髮層也可以用以上觀點解釋。
未發育器官在人和動物之間發揮著不同作用，例如智齒。他還特別指出闌尾存在其實是變異性的表現；狐猴的肱骨下端有一條發育得很好的管道（神經和動脈的通道），而人的這一管道——作為第三節尾椎骨的尾骨，只是「虛有其表」其實已經沒有什麼實質功能了。同時他認為脊髓的末端纖維、男子前列腺囊——男子子宮的同系物都是未發育器官。達爾文對任何一個問題都是以充分的事實來證明的，這和他的前輩做法不同。如果想證實人類起源於動物的話，人們大都引用達爾文的著作。
《物種起源》有這樣一段：「那種所謂的同系物器官是按一個理想的計劃創造出來的觀點是非常荒謬的，不能認為是科學的。」
我們可以從第一章最後一句話中看出，他的認識經過十年的理論鬥爭有了很大的轉變。他說：「熟悉比較解剖學，熟悉人及其他哺乳動物胚胎學的科學家們，最終會發現，那種『每一個動物都是上帝創造出來的』的想法其實是不科學的，這樣一個時代終究會到來。」
「人類如何由低等生物發展而來的」一章的基本思想是：決定人類起源的因素和決定其他動物的起源的因素其實一樣。動物的變異性和遺傳性同樣為人類所有。家養動物和栽培植物所具有的變化規律同樣適用於人類。「條件」可以引起「數量不確定和不穩定的變化」，「條件」還可以影響生物體的可塑性，但是就和動植物的變化一樣，達爾文認為生物體的變化並不完全取決於這些條件。
達爾文還研究了其他變化因素，典型的返祖現象例如女子和男子多餘的乳腺，子宮或者獠牙等，與器官的使用與否，發展中斷與否有關係。然後他又論述了變化的相互關係，人類增殖的速度，最後得出結論：身體構造上的特徵、智能、共同的本能都是自然選擇的後果。依靠智能，人的語言變得越來越精準，人發明各種工具和取火技術變得越來越純熟。他還批駁了華萊士在1869年4月的《每季評論》發表的文章：即野人的大腦並不比猴子發達多少，即使經過了自然選擇。
接著，達爾文得出了一個極其重要的結論：人的手和腿的特殊構造決定了人類在生存鬥爭中可以取得勝利。只有肌肉群有完全充分的適應力，才能做出類似把石塊或梭標準確地拋出去，用石頭刻制工具這樣一些複雜而準確的動作。只有不再用手行走、支撐身體和爬樹也就是說用腿代替手行走，人的手就可以適應這些動作，而且人類的祖先也具備這樣的適應能力。特殊的脊椎構造，骨盆加寬，腦和顱骨的體積和重量的增加等都是人體直立行走以後的結果。
比較了人和類人猿的四肢和牽動四肢的肌肉的構造，與器官的功能，達爾文得出了以上結論，他雖然沒有直接提到華萊士，但有力地駁斥了華萊士「人的手的功能是按天意創造出來的」的觀點。然而在內格利、勃洛克等人的影響下，達爾文對自然選擇這一主要進化因素在人的身體特徵形成時的作用究竟有多大是不確定的。許多形成物對有機體既無益也無害；但是看起來無用的形成物，將來或許有用，所以，自然選擇對它們還是可能會施加影響，但是自然選擇對此實例真正的作用範圍，在達爾文看來還是模糊不清的。
自然選擇對人的影響與所有其他社會動物一樣，其對一些單獨的個體作用的表現是：只是那些對全社會有益的變化物才會被保存下來。涉及人和動物的智能比較的那幾章的主要思想是：差別有無數形態但只是數量上的而不是質量上的。
達爾文主要目的是證明動物的智能比人們所想像的要高，而不是要確認在過去低級狀態下人的心理和行為存在的痕跡。遺憾的是，達爾文沒有對他所列舉的事實和引用的權威資料審查和分析，這並不像是他平時那種審慎和嚴謹的作風。
因此，達爾文在引用普捨的觀點時說道：「具有出色本能的昆蟲是很聰明的」；引用優秀的觀察家胡伯爾的著作時說，因為胡伯爾看見過「螞蟻競跑」，所以他也認為螞蟻會相互玩樂。達爾文甚至還認為蚯蚓這一無脊椎體系的動物也有智能。
低等動物的智能最初是怎樣發展起來，是達爾文自己提出卻沒有回答的問題，就像生命的起源和本能這個《物種的起源》提出的問題一樣，達爾文亦沒有作出回答。因為他認為，回答這些問題只是遙遠的、未來的任務，只有這些問題要迫不得已被解決的時候才會被解決。但是他卻引用了「人和低等動物同樣的感覺器官」和「自我保護、性愛、母愛這樣共同的本能」類似的資料。達爾文在仔細研究本能和智慧的相互關係時，列舉了大量事實，正如在《物種起源》裡論述的一樣，一方面他認為在自然選擇的影響下，大多數本能都經過了簡單到複雜的轉變，智慧的發展不是決定這一轉變的因素；另一方面他認為，複雜的、有意識的、機械的動作有可能代替簡單的、下意識的動作，這個轉變也可能反過來。
《物種的起源》有一句話是這樣：「雖然我們不是很瞭解大腦的情況，但是從智能發展的這個情況來看，很可能大腦各部分之間存在著很細的連接線，就是這樣的連接線導致每一個單獨的部分用本能的方式來回答感覺和聯想的能力在逐漸喪失」，這句話反映了達爾文對當時複雜而又艱難的問題的唯物主義態度。
看來，達爾文還是想用這一點來解釋人類發出的動作同動物完全類似的本能動作，例如記憶、預見、思考和想像，之間還是存在差別的。他還說，人類應該具備自己獨立工作的能力。然而通過和猴子及其他動物的比較，達爾文發現，在本能，在智慧、情感、模仿、注意力、想像力、記憶力等方面，兩者都表現出極大的相似性。
接著，針對很多學者就是否有某種明顯的分界線的爭論，達爾文持否定態度，這些學者認為人和動物兩者的智能的分界線存在。有人認為，只有人類才會不斷進化和日臻完美。達爾文認為從幼小的動物才會掉入陷阱這一現象來看，動物也有謹慎小心的本能。有人說，只有人才會使用工具。達爾文則會舉例說，黑猩猩、猴子、大象也會用各種工具。
有人提出，抽像概念的提出主體只能是人類。達爾文舉例反駁說：當一條狗看見遠處有另一條狗（此時，這狗只是存在於概念中的狗），開始它表現出敵視態度，一旦它識別出是自己的朋友時，這態度自然會轉變。就像「去！」這個詞在狗的概念中就是「去尋找獵物」，等等。有人認為，語言是人類特有的功能。達爾文則認為，各種情況下動物可以理會它們的同伴發出的各種聲音所蘊涵的意思。