進化論
1838年に自然選択説を思いついた。そのアイディアは親しい数人の博物学者と議論されたが、より広範な研究に時間をかける必要があると考えた。 理論を書き上げようとしていた1858年にアルフレッド・ラッセル・ウォレスから同じアイディアを述べた小論を受け取った。2人の小論は即座に共同発表された。
1859年の著書『種の起源』は、自然の多様性のもっとも有力な科学的説明として進化の理論を確立した。 1871年の『人間の進化と性淘汰』、
1872年『人及び動物の表情について（英語版）』では人類の進化と性選択について論じた。
植物に関する研究は一連の書籍として出版され、最後の研究はミミズが土壌に与える影響について論じている。