Darwin'in seyahatteyken İngiltere'ye yolladığı mektuplar, fosil örnekleri ve doldurulmuş canlılar, eski öğretmeni Henslow aracılığıyla İngiliz doğabilimcilerine aktarılıyor, Darwin'in ünü bu sayede gittikçe yayılıyordu. Beagle 2 Ekim 1836'da İngiltere'ye döndüğünde Darwin saygın bir doğabilimci olarak tanınmıştı. Darwin, İngiltere'ye ayak bastığında, önce Shrewsbury'ye gidip akrabalarını ziyaret etti, sonra Cambridge'e gelerek Beagle yolculuğunda topladığı örneklerin tanımlanıp sınıflandırılması üzerinde çalışmaya başladı. Henslow, bitki örneklerini tasnif edip isimlendirmede Darwin'e yardımcı oluyordu, fakat hayvan örnekleri için Darwin'in uzman zoologlara ihtiyacı vardı. Babasının parasal desteğiyle Londra'ya gidip zoologlarla görüşmeye başlayan Darwin, Charles Lyell aracılığıyla Richard Owen adında bir biyologla tanıştı. Owen, Darwin'in getirdiği fosilleri inceleyerek o güne kadar bilinmeyen pek çok soyu tükenmiş hayvan türü tanımladı. Bu türlerin arasında, tembel hayvan benzeri büyük memeliler, hipopotam benzeri bir otobur memeli (Toxodon) ve armadillo benzeri dev bir zırhlı memeli (Gliptodon) da vardı. Bu hayvanlar anatomik olarak, Darwin'in düşündüğü gibi Afrika hayvanlarına değil, Güney Amerika hayvanlarına yakındılar.

Darwin, Aralık 1836'da Güney Amerika kıtasının yükseldiğine dair bir bilimsel makale yazdı, ve Ocak 1837'de Lyell'ın da desteğiyle bu makalesini Londra Jeoloji Cemiyeti'ne sundu. Aynı gün, Beagle yolculuğunda topladığı kuş ve memeli örneklerini de Londra Zooloji Cemiyeti'ne sundu. Ornitolog John Gould, Darwin'in tanımlayamadığı ve değişik türlere ait olduğunu varsaydığı bir grup kuşun aslında birbirine çok yakın 12 yeni ispinoz türü olduğunu açıkladı. Darwin Şubat 1837'de Coğrafya Cemiyeti Konseyi'ne seçildi, ve bir ay sonra Cambridge'den Londra'ya taşındı.

Londra bilim çevrelerinde, hayatın ve canlı türlerinin kökeni sevilen bir tartışma konusuydu. Matematikçi ve filozof Charles Babbage'ın başını çektiği bir grup, Tanrı'nın Dünya'daki hayatı özel bir mucize aracılığıyla değil, doğa kanunları aracılığıyla yarattığını savunuyordu. Darwin'in Edinburgh Üniversitesi'nden hocası Robert Edmund Grant ve Dr. James Gully gibi bir grup bilimadamı ise türlerin birbirine dönüşebildiğini iddia ediyor, ama bu fikirleri yüzünden çoğunluk tarafından sapkınlıkla ve toplumsal düzeni bozmaya çalışmakla suçlanıyordu.

Mart 1837'de John Gould, Darwin'in farklı adalardan topladığı alaycıkuşların farklı türlere ait olduklarını açıkladı. İspinozları hangi adalardan topladığını not etmemiş olan Darwin, Kaptan FitzRoy'un notlarını inceleyince, Gould'un tanımladığı farklı ispinoz türlerinin de farklı adalardan geldiğini keşfetti. Nisan 1837'ye gelindiğinde Darwin, anakaradan göç edip farklı adalara yerleşen kuşların, zaman içinde bir şekilde değişiklik geçirip farklı türlere dönüştüklerini anlamıştı. Temmuz ayında, her zamanki günlüğünün yanı sıra, türlerin birbirine dönüşümüyle ilgili fikirlerini yazdığı gizli bir "B" günlüğü tutmaya başladı, ve bu günlüğün 36. sayfasına ilk kez bir evrim ağacı çizdi.