Теория эволюции животных не возникла с появлением Дарвина, она существовала задолго до него. В своей работе он кратко упоминает древних мыслителей, уделяя больше внимания известным натуралистам XVIII века, таким как Бюффон и Ламарк. В споре с систематиком Линнеем Бюффон отстаивал идею изменчивости видов под влиянием окружающей среды и концепцию геологических эпох. Ламарк разработал последовательную эволюционную теорию, однако она содержала два ключевых недостатка: наследование приобретённых признаков и идеалистическое объяснение изменений как стремления к совершенству, что вызывало сомнения в смысле такого процесса.

Представления о происхождении жизни и её движущих силах ранее высказывал Эразм Дарвин, считавший, что вся органическая жизнь происходит от единой частицы, обладающей чувствами и волей, что также относится к идеалистическим концепциям. Однако идеи деда о важности основных потребностей живых организмов — в безопасности, пище и размножении — были восприняты и развиты автором этой работы.

В начале XIX века эволюционные идеи утратили популярность из-за своей обобщённости и идеализма. Рассуждения о природе, стремящейся к совершенству, и о наделённых волей частицах казались малоподходящими для эпохи Просвещения, ориентированной на опыт и скептицизм. Кроме того, теория наследования приобретённых признаков противоречила наблюдениям.

Вклад Дарвина состоит не только в возрождении эволюционной теории, но и в придании ей научного обоснования. В его работе живые организмы рассматриваются не как существа с волей или чувствами, а как существа, приспосабливающиеся к окружающей среде и передающие свои признаки потомству под её влиянием. Законы природы понимаются как постоянно наблюдаемые причинно-следственные связи.

Автор начинает с очевидного факта изменчивости внешнего вида и поведения животных, подтверждаемого искусственным отбором, осуществляемым человеком при разведении домашних животных. Он показывает, что изменчивость действительно существует, и ставит задачу выяснить механизмы появления и закрепления новых признаков.

Работа стала классикой благодаря объяснению механизма изменений: они возникают случайно, а закрепляются благодаря тому, что особи с выгодными признаками имеют больше шансов выжить и оставить потомство. При накоплении таких изменений под воздействием среды в течение многих поколений появляются новые породы, виды и даже семейства.

Изменчивость обусловлена двумя факторами — природой организма и условиями среды, при этом природа организма играет главную роль, поскольку одинаковые условия могут вызывать различные отклонения даже у близкородственных особей. Для возникновения видов важны только наследуемые вариации, хотя законы наследственности тогда были почти неизвестны. Признаки обычно проявляются у потомков в том же возрасте, что и у родителей, а некоторые передаются только представителям одного пола.

Среда влияет как на организм в целом, так и на репродуктивную систему, которая наиболее чувствительна; многие животные могут быть приручены, но в неволе не размножаются. Между изменениями часто существует корреляция, приводящая к закреплению вместе с полезным и сопутствующих признаков — например, у белых котов с голубыми глазами часто наблюдается глухота.

Человек с древних времён целенаправленно выводил разнообразные породы домашних животных, растений и птиц от единого предка. Некоторые изменения возникали случайно, но большинство были слабо выражены, и человек усиливал их путём отбора самых ценных особей для разведения. Практики отбора, включая импорт и запрет экспорта лучших производителей, а также уничтожение нежелательного потомства, существовали задолго до появления научного подхода к отбору.

Три фактора свидетельствуют о происхождении пород от общего предка: сходство по основным признакам при ярко выраженных породных различиях, способность скрещиваться с образованием плодовитого потомства и возвращение к признакам общего предка при многократном скрещивании. Например, домашние голуби происходят от скалистого голубя, что подтверждается непрерывным рядом признаков и плодовитостью потомства при скрещивании.

В отличие от искусственного отбора, направляемого человеком, естественный отбор действует в интересах самого организма, обеспечивая его адаптацию к окружающей среде. Для этого необходимо наличие достаточного разнообразия вариаций и механизм отбраковки менее приспособленных особей.

Даже незначительные вариации могут дать животному преимущество в выживании и размножении. Естественный отбор сохраняет любые полезные признаки. Понятие «борьба за жизнь» включает не только прямое соперничество за пищу и территорию, но и сопротивление климатическим условиям, а также конкуренцию за партнёров.

Если бы большая часть потомства доживала до зрелости, популяция росла бы экспоненциально и быстро заполнила бы всю планету. Однако численность видов регулируется голодом, болезнями и другими факторами, что сохраняет баланс, необходимый для существования вида. Например, у слонов самая низкая репродуктивная способность — пара может дать не более шести детёнышей за жизнь. Если бы все они выживали, через 700 лет их численность достигла бы миллионов.