Era o fillo de un médico de unha boa posición e nieto de un famoso médico, filósofo, naturalista e poeta inglés Erasmus Darwin. Apesar de cursar estudios de medicina en Edimburgo e de etología en Cambridge (inducir ao aparecer polo seu pai, moi preocupado polo seu futuro) o seu interes principal, estimulado entre outros motivos pola lectura das obras do alemán Alexander vom Humboldt, se centraba nas ciencias naturales. Este interés impulsóulle a incorporarse, en calidad de naturalista de expedición, ao periplo ao rededor do mundo de H.M.S Beagle (1831-1836), a mando do capitán Robert Fitzroy, o cual levoulle a biajar por América do Sur, as islas do Pacífico, Austrália, Nueva Celanda e o sur de África.