Phương pháp Darwin xây dựng học thuyết về chọn lọc tự nhiên và hình thành loài: - Bước 1 – Quan sát thu thập dữ liệu: Từ việc quan sát các loài động vật, thực vật, điều kiện tự nhiên, nhiều hóa thạch sinh vật ở những nơi ông đặt chân đến, Darwin nhận thấy tương quan giữa nguồn sống và khả năng sinh sản của sinh vật, sự xuất hiện biến dị cá thể, sự di truyền một số biến dị, khả năng sống sót và sinh sản của sinh vật.

- Bước 2 – Hình thành giả thuyết giải thích dữ liệu: Từ các quan sát của mình, Darwin suy ra các giả thuyết về đấu tranh sinh tồn, ưu thế sống sót và sinh sản của sinh vật mang biến dị thích nghi.

- Bước 3 – Kiểm chứng giả thuyết bằng thực nghiệm: Darwin đã kiểm chứng giả thuyết thông qua các kết quả quan sát sự phân li tính trạng của cây trồng, vật nuôi cũng như sự phân li từ dạng tổ tiên chung của sinh vật trong tự nhiên. Từ đó, hình thành nên học thuyết tiến hóa chọn lọc tự nhiên và sự hình thành loài.