Met deze conclusies verklaarde Darwin de evolutie van de vinkbek op de Galapagos-eilanden door het mechanisme van natuurlijke selectie voor te stellen. Hij vatte dit mechanisme samen als survival of the fittest, waarbij fitness werd gedefinieerd als reproductief succes.
Darwin's werk vertrouwde op drie observaties

Darwin vertrouwde op zijn conclusies, zijn eigen observaties en zijn interpretatie van de geschriften van Thomas Robert Malthus. Malthus was een Engelse geleerde die in 1798 zijn theorie publiceerde dat bevolkingsgroei de voedselvoorziening altijd zal overtreffen. Het gevolg is dat in elke populatie veel mensen zullen sterven door concurrentie om een beperkt aanbod van voedsel.

De drie observaties waardoor Darwin zijn evolutietheorie en natuurlijke selectie kon ontwikkelen waren:

1. De individuen in een populatie vertonen een variatie in eigenschappen zoals kleur, gedrag, grootte en vorm als gevolg van genetische variatie.
   
2. Sommige eigenschappen worden doorgegeven van ouders op afstammelingen en zijn erfelijk .
   
3. De ouders in een populatie produceren nageslacht zodat sommigen niet zullen overleven.
   
   

   Op basis van deze waarnemingen stelde Darwin voor dat degenen met eigenschappen die hen fitter maakten, degenen zouden zijn die om te overleven terwijl de minste fit zou sterven. Na verloop van tijd zou de populatie gedomineerd worden door individuen met de eigenschappen waardoor ze fitter werden.
   Natuurlijke voorbeelden: Bacteriën
   

   Bacteriën vertonen een zeer sterke natuurlijke selectie omdat ze zich snel kunnen vermenigvuldigen. Ze vermenigvuldigen zich meestal totdat ze een beperking bereiken, zoals gebrek aan voedsel, ruimte of andere middelen. Op dat moment zullen de bacteriën die het meest geschikt zijn voor hun omgeving overleven, terwijl de rest zal afsterven.
   

   Een voorbeeld van natuurlijke selectie bij bacteriën is de ontwikkeling van antibioticaresistentie
   . Wanneer bacteriën een infectie veroorzaken en het individu met antibiotica wordt behandeld, overleven alle bacteriën met de eigenschap antibioticaresistentie terwijl alle anderen afsterven. De proliferatie van antibioticaresistente bacteriën is een groot medisch probleem.
   Natuurlijke voorbeelden: planten
   

   Planten evolueren naar hun omgeving door natuurlijke selectie. Sommige planten evolueren bloemkleuren om specifieke bestuivers aan te trekken en ontwikkelen speciale mechanismen om hun zaden te verspreiden. Ze moeten zich aanpassen aan meer of minder zonlicht en ongedierte bestrijden.
   

   Cactussen zijn een voorbeeld van natuurlijke selectie in planten. In de woestijn waar ze wonen, is er veel zonlicht, weinig water en af en toe een dier dat dol is op een sappige beet.
   

   Als gevolg hiervan hebben cactussen compacte lichamen of kleine, succulente bladeren met dikke schil ontwikkeld om bescherm tegen de sterke zon en minimaliseer waterverlies. Ze kunnen ook water opslaan en scherpe punten hebben om dieren te ontmoedigen. De cactussen met deze eigenschappen waren de sterkste en ze evolueren nog steeds.
   

   Een ander voorbeeld is de verandering in de veldmosterdplant door de droogte in Zuid-Californië. Om een droogte te overleven, moeten planten groeien, bloeien en hun zaden snel verspreiden. De mosterdplanten in Zuid-Californië die vroeg bloeiden, werden dominant terwijl de bloei later stierf.
   Natuurlijke selectie bij dieren
   

   Dieren hebben meer mogelijkheden om hun overleving te beïnvloeden, omdat ze complexe gedragspatronen kunnen aangaan. Eigenschappen die fitness kunnen bepalen, vallen onder drie hoofdcategorieën. De mogelijkheid om voldoende voedsel te vinden door te jagen of te foerageren is een sleutel tot overleven.
   

   De meeste dieren hebben roofdieren, en specifieke eigenschappen laten hen toe om niet opgegeten te worden. Ten slotte stelt het vermogen om een partner te vinden en aan te trekken hen in staat om hun positieve eigenschappen door te geven aan nakomelingen.
   

   Typische kenmerken die de natuurlijke selectie beïnvloeden, zijn:
   
   

4. Beweging. De mogelijkheid om snel te rennen, zwemmen of vliegen bepaalt of een dier succesvol kan jagen of aan roofdieren kan ontsnappen.
   
5. Camouflage. Als een dier zich succesvol kan verbergen, kan het roofdieren ontwijken of een prooi in een hinderlaag lokken.
   
6. Immuniteit. Sommige dieren zullen beter bestand zijn tegen een ziekte dan anderen en zullen overleven.
   
7. Kracht. Concurreren voor een partner houdt vaak krachtmetingen in met andere leden van dezelfde soort.
   
8. Zintuigen. Dieren die beter kunnen zien, ruiken of horen, hebben mogelijk een betere overlevingskans.
   
9. Seksuele kenmerken. Natuurlijke selectie bij dieren hangt af van succesvolle reproductie na het aantrekken van een partner.
   
   

   Dieren evolueren continu, eerst om zich beter aan te passen aan een bepaalde omgeving en vervolgens, als de omgeving verandert, aan de nieuwe omgeving. Natuurlijke selectie kan evolutionaire veranderingen in bestaande populaties veroorzaken en kan ook de ene soort bevoordelen ten opzichte van de andere als twee soorten concurreren om dezelfde ruimte en middelen.
   Natuurlijke voorbeelden: Dieren
   

   Natuurlijke selectie bij dieren is het beste te zien wanneer de omgeving op de een of andere manier verandert en dieren met specifieke kenmerken beter geschikt worden en snel dominant worden.
   

   De pepermot in Londen was bijvoorbeeld lichtgekleurd met donkere vlekken. Tijdens de industriële revolutie werden gebouwen verduisterd met roet. Vogels konden de lichtgekleurde motten gemakkelijk tegen de donkere achtergrond zien en al snel bleven alleen donkergekleurde motten over. Natuurlijke selectie gaf de voorkeur aan de motten met meer en grotere donkere vlekken.
   

   In een ander voorbeeld, zeggen sommige insecten zeer snel resistent tegen een chemisch bestrijdingsmiddel. Zelfs als slechts enkele individuen resistent zijn, zal de rest afsterven en zullen de resistente insecten overleven. Insecten produceren meestal grote aantallen nakomelingen, dus de insecten met de resistente genen zullen het snel overnemen.
   

   In een voorbeeld van reproductieve voorkeur kiezen vrouwelijke pauwen partners op basis van de grootte en helderheid van hun staarten. Na de effecten van natuurlijke selectie hebben bijna alle pauwmannetjes tegenwoordig grote, felgekleurde staarten.
   

   Hoewel Darwin het best bekend is om zijn publicaties over de evolutietheorie, is het natuurlijke selectie die verandering en aanpassing in soorten stimuleert . Charles Darwin's paper uit 1858, met bijdragen van Alfred Russel Wallace, wiens paper tegelijkertijd werd gepubliceerd, veranderde voor altijd de manier waarop mensen de evolutie zagen en de natuurlijke veranderingen in planten en dieren die voortdurend om hen heen plaatsvonden.