ダーウィンは、『種の起源』の中で、「evolution」ではなく、「Descent with modification」という単語を使っている。これはEvolutionという語が進歩や前進を意味しており、ダーウィンは進化にそのような意味を込めていなかったからである。
彼は自然選択によって、生物は常に環境に適応するように変化し、種が分岐して多様な種が生じると主張した。そしてこの過程を生存競争、適者生存などのフレーズを用いて説明した。
自然選択とは、「（1）生物がもつ性質は個体間に違いがあり、（2）その一部は親から子に伝えられ、（3）環境収容力が繁殖力よりも小さいため生まれた子の一部しか生存・繁殖できない。性質の違いに応じて次世代に子を残す平均的能力に差が生じるので、有利な個体が持つ性質が維持・拡散するというメカニズム」である。
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彼は全ての生物は一種あるいはほんの数種の祖先的な生物から分岐して誕生したのだと述べたが、実際にはタイトルに反して、どのように個々の種が誕生するか（種分化）はほとんど説明しなかった。生物の地理的分布や性淘汰についてもわずかに言及している。当時は DNA や遺伝の仕組みについては知られていなかったので、変異や遺伝の仕組みについてはうまく説明できなかった。また進化を進歩とは違うものだと認識し、特定の方向性がない偶然の変異による機械論的なものだとした。ダーウィンは進化の概念を多くの観察例や実験による傍証などの実証的成果によって、進化論を仮説の段階から理論にまで高めたのである。
本書は非専門化向けに読みやすく書かれており、幅広い関心を集めた。当時の生物学の根本をなす宗教的信念を否定したために、科学的だけでなく、宗教的、哲学的論争も引き起こした。ダーウィンの貢献以来、中立進化説の確立など進化理論は急速に発展した。しかし自然選択説は適応進化の要因として現在も科学的に認められたモデルである。
圧倒的な科学的コンセンサスにもかかわらず、現在でもいくつかの国では進化理論への挑戦が続いている。
自然選択説につながる記録や考察は、ビーグル号の航海中（1831-1836年）およびその直後から続けられていた。本書につながる直接的な源流は、航海から6年後の1842年6月にノート35枚に纏められた「スケッチ」（小論文のこと）、および1844年6-7月に231ページに纏めた「エッセー」であった。これらは、ダーウィン自身で保管しており、執筆当時は公表されていなかった。1856年から、ダーウィンは「種の起源」に関する本の執筆を始めたが、1858年にウォレスからの手紙によって、その本の執筆を中断することになった。その中断された著作の要約版（抄本・アブストラクト）として著されたものが本書『種の起源』である。