1. Sopeutuminen ympäristöön: Darwin havaitsi, että organismit eri ympäristöissä olivat kehittäneet erityisiä mukautuksia, jotka mahdollistivat niiden selviytymisen ja menestymisen noissa olosuhteissa. Hän esimerkiksi huomasi, että saarten kasveilla ja eläimillä oli usein ainutlaatuisia piirteitä, jotka erottivat ne mantereella olevista vastaavista.
2. Lajien sisäinen vaihtelu :Darwin havaitsi myös huomattavaa vaihtelua yhden lajin sisällä. Hän huomautti, että samassa populaatiossa olevat yksilöt voivat erota koosta, muodosta ja muista ominaisuuksista. Tämä vaihtelu vaikutti hänen ymmärrykseensä luonnonvalinnasta.
3. Maantieteellinen levinneisyys :Darwin tutki kasvien ja eläinten maantieteellistä levinneisyyttä ja havaitsi, että lajien esiintymisalueet olivat usein tietyt. Hän havaitsi, että sukulaislajit miehittivät usein erilliset mutta vierekkäiset alueet, mikä johti maantieteellisen lajittelun käsitteeseen.
4. Fossiilit ja sukupuutto: Darwinin fossiilihistorian tutkimus toi todisteita sukupuuttoon kuolleista lajeista ja korosti geologisen peräkkäisyyden käsitettä. Hän havaitsi, että tietyt fossiilit olivat ominaisia tietyille geologisille ajanjaksoille ja että jotkut lajit olivat kuolleet sukupuuttoon ajan myötä.
5. Lajien väliset yhtäläisyydet :Darwin huomautti, että vaikka lajit saattavat olla erilaisia, niillä oli usein yhteisiä tiettyjä perusominaisuuksia. Hän ehdotti, että nämä yhtäläisyydet voitaisiin selittää yhteisellä syntyperällä yhteisestä esi-isästä.
Darwinin havainnot yhdessä hänen luonnollisen valinnan teoriansa kanssa loivat perustan evoluutiobiologialle ja mullistavat ymmärryksemme maapallon elämän monimuotoisuudesta ja keskinäisistä yhteyksistä.