1858年7月1日C.R.達爾文與A.R.華萊士在倫敦林奈學會上宣讀了關於進化論的論文。後人稱他們的自然選擇學說為達爾文·華萊士學說。
主要觀點
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達爾文在1859年出版的《物種起源》一書中系統地闡述了他的進化學說。達爾文自己把《物種起源》稱為“一部長篇爭辯”，它論證了兩個問題：
第一，物種是可變的，生物是進化的。當時絕大部分讀了《物種起源》的生物學家都很快地接受了這個事實，進化論從此取代神創論，成為生物學研究的基石。即使是在當時，有關生物是否進化的辯論，也主要是在生物學家和基督教傳道士之間，而不是在生物學界內部進行的。
第二，自然選擇是生物進化的動力。生物都有繁殖過盛的傾向，而生存空間和食物是有限的，生物必須“為生存而鬥爭”。在同一種群中的個體存在著變異，那些具有能適應環境的有利變異的個體將存活下來，並繁殖後代，不具有有利變異的個體就被淘汰。如果自然條件的變化是有方向的，則在歷史過程中，經過長期的自然選擇，微小的變異就得到積累而成為顯著的變異。由此可能導致亞種和新種的形成。
理論缺陷
一般對進化論的批判在於認為其缺乏足夠的化石證據解釋不同物種之間的“過渡”，事1937年T.杜布尚斯基的《遺傳學與物種起源》一書提供解決方法。
理論上，若鳥類為爬行動物進化而來，從爬行動物至鳥類必然出現“過渡物種”，爬行動物為冷血動物，鳥類的體溫卻常維持比一般生物更高的溫度，中間的過渡物種如何平衡這樣的生理差異，還只能猜測[4]，藉由到2015年為止，已發現大量的過渡物種化石，及孔夫子鳥和其他發現的化石證據顯示不但鳥類和恐龍曾經並存很長一段時間，且有部分恐龍是溫血動物，有種解釋是鳥類和恐龍的祖先是在更早的時間點就進化出溫血機制的蜥蜴(過渡物種)，再借由這種溫血蜥蜴進化出部分溫血的恐龍而後進化出鳥類。諸如此類的“進化先後”及“過渡物種”的問題有很多，且大部分沒有得到解決。主要原因在於大部分預言中的過渡物種都沒有找到完整化石，包括與人類祖先關係密切的南猿和古猿及古類人猿和直立行走的猿人之間的完整過渡化石。
進化樹
根據模擬，生物進化中由“有機物到單細胞原核生物”和由“簡單的多細胞生物到複雜的進行了細胞分化的多細胞生物”兩個瓶頸難以被突破。而且，有一篇研究報告《生物沒有時間等待》指出，撇開這兩大問題不談。由單細胞生物開始以“基因的有利突變”方式進化至比靈長類低的生命形式需要近120億年的時間，所以此報告認為進化過程不可能是在地球上全部完成的，這個觀點因“現代綜合進化論”的遺傳應用的根本缺陷而產生，否定獲得性狀可以遺傳的“現代綜合進化論”無法解釋一致性持續突變及相關的進化速率問題。
由於達爾文的經典進化論具有極大的侷限性，二十世紀的科學家對達爾文進化論進行了大刀闊斧的增加與修改，逐漸形成了現代進化論體系。
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