達爾文開始懷疑兩個地方的生物可能有共同的祖先，一個是加拉巴哥群島，另一個是?
南美洲大陸
達爾文在南美洲考察時，在安地斯山山頂上發現海洋生物的化石，讓他感到困惑。在小獵犬號啟航時，達爾文曾帶了一本英國地質學家萊爾所著的《地質學原理》；萊爾認為地球的地形、地貌是經過長時間不斷的細微變化的結果，萊爾相信風力、雨滴、冰雪等微小的力量，持續千萬年後就可以完全改變地表的形貌。達爾文本人也相信，只要時間足夠，無法察覺的細微改變也可以造成巨大的變化。達爾文推算白堊紀中期距今約有三億年左右的歷史，持續長時間微小的地震等自然因素使得原來在海中的生物遺跡能在高山上發現。在加拉巴哥群島考察時，達爾文發現每個島嶼上的陸龜及雀鳥並沒有很大的差異，但又有些許的不同。他又發現加拉巴哥群島的生物與南美洲大陸的種類非常相似；於是他開始懷疑島上生物可能有共同的祖先，他們之間的差異是由於千百年來適應各個島嶼不同環境的結果。每一個物種都是一些細微的變化在無數個世代的過程中產生的結果。
現代時期的開始代表了歐洲文藝復興的結束。確切的時間點會依據各個領域的界定而有所不同，比如說，一個歷史學家可能會將現代的開始放在1650年，而一個音樂家則可能會把時間放在音樂的浪漫時期結束之後，也就是大約1900年。當代史學者習慣把一戰爆發，作為近代的終結、現代的開端。同樣地，依據各個領域的不同觀點，現代時期可能會被界定為一直延伸到我們現在所處的時間，或者也有可能被認為結束於後現代主義的開始，可能在1960年代到1980年代初期之間的任何一點。如果是將現代定義為在後現代之前的話，那麼它可能特別指涉了現代主義。有的觀點則認為，後現代主義只不過是現代主義本身最晚一個時期的發展而已。
《物種起源》或物種源始，全稱《論處在生存競爭中的物種之起源》，是達爾文論述生物演化的重要著作，出版於1859年。該書是19世紀最具爭議的著作之一，其中的觀點大多數為當今的科學界普遍接受。在該書中，達爾文首次提出演化論的觀點。他使用自己在1830年代環球科學考察中積累的資料，試圖證明物種的演化是通過自然選擇的方式實現的。在當時，西方社會普遍都接受創造論，相信上帝創造世界、並一次就創造出所有的生物，同時上帝也賦予每種生物各自的角色，而每個物種的設計都非常完美，所以物種是永恆固定不變的。地層中發現的化石是古代地球曾經遭遇大洪水的證據，那些化石就是沒有登上諾亞方舟的動物。地球的歷史大約只有六千年左右，這是經由從亞當和夏娃開始後的人類世代所推算的時間。達爾文1809年生於英格蘭舒茲伯利。達爾文從小就對礦物和動物有興趣。1831年他從劍橋大學神學院畢業，然而他還是對地質學及生物學比較有興趣。1831年12月達爾文參加了海軍艦艇小獵犬號前往南美洲從事自然調查研究工作；最初他在南美海岸調查，並多次進入南美洲西邊的加拉巴哥群島，經過太平洋到達紐西蘭、澳大利亞及南非，然後又回到南美洲，直到1836年10月才回到英國。
心理學是否為自然科學的範圍，目前也尚存爭議，一般較廣為接受的說法是心理學同時包含在自然科學與社會科學的範疇之中。自然科學的根本目的在於尋找隱藏在自然現象背後的規律，但是自然科學的工作尚不包括研究為什麼會存在這些規律。自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的現象是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同，那麼要麼是因為觀察中有錯誤，要麼是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的。一個超自然因素是不存在的。