Эволюцияның алғашқы нағыз ғылыми теориясының негізін қалаушы — ағылшын ғалымы Чарлз Роберт Дарвин (1809-1882). Ч. Дарвиннің негізгі еңбектері «Табиғи сұрыпталудың арқасында пайда болған түрлер немесе тіршілік үшін күресте пайда болған тұқымдарды сақтау» (1859), осыларға қосымша толықтырған «Үй жануарлары мен мәдени өсімдіктердің өзгеруі» (1869) және «Адамның пайда болуы және жыныстық сұрыпталу» (1871) атты кітаптары. Дарвиннің эволюция туралы ілімі үш бөлімнен тұрады, яғни: организмдердің тарихи дамуы өзіндік орнына; эволюцияның қозғаушы күштерінің ережесіне; эволюцияның қайта өзгеру жолдарына негізділген түсініктемелерінің жиынтығы эволюцияның пайдалылығын аңғартады.
Эволюцияның өзіндік орны бар екенін Ч. Дарвин әртүрлі ғылымдарға сүйене отырып дэлелдеді. Басты дәлелді ол палеонтологиядан алды. Мысалы, Ч. Дарвин ежелгі қазбадан табылған организмдердің қаңқа қалдықтарының қазіргі организмдерден қатты айырмашылығы және кейінгі табылған қалдықтардың біркелкі ұқсастығын эволюцияның тарих беттері деп қабылдады. Одан соң, Ч. Дарвин сол кездегі эмбриология ғылымының жетістіктеріне сүйене отырып, организмдердің шығу тегінің бір екенін, сонымен бірге организмдердің белгілі бір зандылыққа сүйеніп, құрлықта да және суда да таралуы және кездесетін (құрлықта және аралда) жеріне қарай жануарлар мен өсімдіктердің қүрылымы өзгеретіндігі эволюцияны дэлелдей түсті және құрлықтар және аралдар эволюцияның бағыттарын дәлелдеді. Сонымен бірге, ол ауыл шаруашьглығының жетістіктерін де іс жүзінде кең пайдаланды.
Эволюцияның қозғаушы күштері — деп Ч. Дарвин тұқымқуалаушылық, өзгеріштік және табиғи сұрыпталу деп бөлді. Ол тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік эсерінен пайда болған өзгерштігін организм өзінде сақтап және келесі ұрпаққа бере алады деп түсіндірді. Өзгергіштік организмдердің алуантүрлігін туғызса, ал тұқымқуалаушылық осы өзгерісті келесі ұрпаққа береді. Сонымен барлық тірі организмдердегі өзгерштік пен шағылыстыру кезіндегі пайда болған өзгерістер тұқымқуалаушылықтың жемісі (гетерогендігі).
Эволюция барысында тірі организмдердің белгілі бір заңдылыққа сәйкес өзгеруін зерттеу барысында, Ч. Дарвин егер белгілі бір қолдан жасалған ортада алынған жануарлардың қол тұқымын және өсімдіктердің сұрпын қолдан сұрыптау деп атады. Ал табиғатта болатын жағдайда тірі организмдердің тұтастығына және өміршеңдігіне, жаңа түрлердің пайда болуына, оның сол ортада сақталуына және жаңа түрлерді шығуын, одан жаңа түрдің пайда болуын және жаңа үлкен жүйеліктің негізін қалауына әсер ететін күшті Ч. Дарвин тіршілік үшін күресі және табиғи сұрыпталу деп тұжырымдады. Тірі организмдер көбейіп, ұрпақ қалдыруға қабілетті, оның бәрі өміршең емес, сондықтан да түр ішінде олар көп ұрпақ қалдыруға тырысады. Артық ұрпақ әртүрлі жағдайларға байланысты тіршілік үшін күрес кезінде өледі. Ч. Дарвин бойынша тіршілік үшін күрес бір түрден екінші түрдің арасында, сонымен бірге түр ішінде болуы мүмкін, соның ішінде түрлер ішіндегі күрес түр арасындағы күрестен де өте қатал болады, себебі олар бір жерде мекендейді, бірдей қорекпен қоректенеді, қауіп-қатерде екеуіне бірдей және т.б. жағдайлар. Осы күрес барысында осы ортаға бейімделгені ғана тірі қалады, яғни организмдердің өмірге бейімделген түрі ғана тіршілік етеді. Сонымен тіршілік үшін күрестің жемісі табиғи сүрыпталу. «Организмдердің өзіне жағымды жеке ерекшілігін және өзгергіштігін сақтауын, сонымен бірге жаман қасиеттерін жоғалтуын Ч. Дарвин табиғи сұрыпталу немесе қолайсыздыққа бейімдеушілік дейді». Эволюцияның негізгі қозғаушы күші табиғи сұрыпталу деп есептеді Ч. Дарвин.
Эволюцияның жаңару жолдарына Ч. Дарвин белгілердің жойылуы (дивергенциясы) жатады деген қорытынды жасады. Ч. Дарвин бойынша өзгеріп жатқан тіршілікте және табиғи сұрыпталудың нәтижесінде алғашқы белгілерінен қатты өзгеріп, әртүрлі бағыттарға бейімделген түрлер ғана өміршең болады. Осындай өзгеру кезінде қолайсыз жағдайда организм негізгі белгілерін жоғалтады және соның салдарынан бәсекелестік азаяды, яғни осы белгілерді жоғалтуынан организмдер әртүрлі ортаны пайдалануға мүмкіндік алады. Осы белгілердің жойылуы (дивергенция) кезінде әртүрлілік пайда болады да, ол жаңа түрдің пайда болуына қолайлы деп есептеді Ч. Дарвин, яғни дивергенция әсерінен жаңа түр пайда болады. Организмдердің өзгеруі табиғаттың заңдылықтарына сәйкес ғана емес, ол кездейсоқта табиғи сұрыпталудың арқасында болуы да мүмкін деді Ч. Дарвин. Органикалық тұтастық сұрыпталудың жемісі, бірақ ол салыстырмалы жағдайда болады. Осы көзқарасымен Ч. Дарвин метафизикалық қажеттіліктің кездейсоқтылығына қарсы шықты, оған дейін ешкім мұны айта алмаған еді.
Ч. Дарвиннің ілімі жаратылыстану ғылымындағы теңдесі жоқ ілім. Од табиғатты зерттеуді жан-жақты зерделеп, оған тарихи әдістеме енгізіп, эволюция теориясын жасады және ғылымдағы креационизм көзқарасты жойды. Дарвин ілімі барлық таксондарды қамтитын организмдердің үлкен топтарының эволюциясын, ол үлкен уақыт өлшемімен геологиялық өлшем бірлігімен және өте ауқымды аумақтарды қамтиды. Сонымен дарвинизм — макроэволюция туралы классикалық ілім. Бірақ ол генетикалық тұрғыдан толық зерттелмеген. Дарвин түрдің жеке дараларының эволюциясын қарастырды, ал әрбір түр қазір белгілі болғандай популяция ретінде тіршілік етеді. Сондықтан, «Түрлердің пайда болуы» атты еңбек жарық көрген 8 жылдан кейін ағылшын Ф. Дженкин «Егер сұрыпталу кезінде түрдің шамалы ғана өзгерген жеке дарасы аман қалса, онда келесі шағылысу кезінде пайда болған жаңа белгі «жоғалады», себебі шағылысуға түсіп отырған екінші сыңарда осы жаңа қасиеттер жоқ, яғни ондағы қасиеттер ұрпақтарында да болмайды, сонда қалай? — деген сұрақ қойды. Дарвин бұл сұрақты Дженкиннің шатағы деп, оған дұрыс жауап беруге ешуақытта ұмтылмады.
Дарвинизм ілімін көп уақыт бойы генетикалық көзқарас тұрғысынан түсіндіру жетіспеді, бірақ генетиктердің өздері осы сұрақтарға жауап беру үшін өздері тез арада эволюцияға жақындай түсті. Ғалымдар классикалық генетиканың тәсілдерін талдай отырып, кейбір факторлардың эволюцияға әсерін, ондағы кейбір қарапайым бірліктерді және үрдістерді жеке бөліп талдады.
Дарвинизм мен генетиканы біріктіре отырып қарастырудың алғашқы қадамы 1908 жылы Дж. Харди-В. Вайнберг заңында көрсетілді, онда популяцияда еркін шағылысу кезінде осы гендердің мутациясы болмаған жағдай мен жаңа белгінің байқалуы болмаған жағдайда A A, Aa және аа генотиптерінің арақатынасы түрақты болады. Осы қатынасқа қарап заң шығарылды, ол бойынша гендердің кездесу жиілігі үлкен кеңістіктегі популяция ішіндегі еркін шағылысу (панмиксия) кезінде сырттан тыс әсер ететін күштер болмаған жағдайда бірінші ұрпақтан кейін-ақ тұрақталады. Бірақ, табиғатта ондай популяцияның болмайтындығын білесіздер. Сондықтан заңның маңызы мынада: популяцияның генофондысында жинақталған тұқымқуалаушылық өзгерістері жоғалып кетпейді, себебі гендердің кездесу жиілігі тұрақты.
Харди-Вайнбергтің заңына сәйкес және сұрыптаудың әсерін және жаңа мутацияның пайда болатынын ескере отырып, 1926 жылы С. С. Четвериков (1880-1959) барлық популяцияда өзінен-өзі болатын мутация кезінде әртүрлі гендер жиынтығы (гетерогенность) пайда болады деді. Басқаша айтқанда, популяцияда мутация болады, бірақ көбіне, аз мөлшерде кездеседі. Одан басқа ол, популяцияда губка сияқты мутациялар жеткілікті және мутация (материал есебінде) табиғы сұрыпталу барысында эволюция үрдісінің негізгі іргетасы болып саналады.
Кейінірек Н. П. Дубинин жэне Д. Н. Ромашев (1932) популяцияда ол аз болған жағдайда ерекше құбылыс пайда болады, оны (Н. П. Дубикин бойынша, 1931 ж.) гендік автоматты құбылыс немесе (С. Райт бойынша, 1932 ж.) гендердің ығысу құбылысы дейді. Гендік автоматты жағдайда гендердің кездесу жиілігі өзгереді, әртүрлі аллельдер (гетерозиготалар) жойылады және бірдей аллельдер (гомозиготалар) пайда болады. Оқшау популяциялар (домининтты) басым гомозиготаға немесе (рецессивті) басылыңқы гомозиготаға айналады. Егер мутантты өлі гендер ығыстыра бастаған жағдайда организм тіршілігін жояды. Популяцияның құрылымы тек қана жаңа пайда болған мутацияға ғана емес, сонымен жаңа гендердің қарапайым өзгеруі кезіндегі кездесу жиілігіне де байланысты. Осы және басқа да генетикалық зерттеулер генетика мен эволюция теориясын біріктірді.