El viaje del Beagle duró casi cinco años. Tal como Fitzroy le había propuesto, el joven Darwin dedicó la mayor parte de su tiempo a investigaciones geológicas en tierra firme y a recopilar ejemplares, mientras el Beagle realizaba su misión científica para medir corrientes oceánicas y cartografiando la costa. Darwin tomó notas escrupulosamente durante todo el viaje, y enviaba regularmente sus hallazgos a Cambridge, junto con una larga correspondencia para su familia que se convertiría en el diario de su viaje. Tenía nociones de geología, entomología y disección de invertebrados marinos —aunque se sabía inexperto en otras disciplinas científicas; de modo que reunió hábilmente gran número de especímenes para que los especialistas en la materia pudieran llevar a cabo una evaluación exhaustiva. La mayoría de sus notas zoológicas versa sobre invertebrados marinos, comenzando por una notable colección de plancton que reunió en una temporada con viento en calma.
