加拉帕戈斯群島的雀科鳴禽非常著名，達爾文的進化論卻是從植物身上發現的。
1835年9月，英國皇家海軍「貝格爾」號剛停泊在加拉帕戈斯群島最東部的聖克裡斯託瓦爾島上，博物學家查爾斯·達爾文便急切地上岸去收集生活在那兒的各種昆蟲、鳥類、爬行動物和植物的樣本。起初，他對這片乾旱的土地並沒有太重視，「到處都是矮小乾枯的灌木叢……就像我們那兒冬天裡無葉的樹木一樣」，但他沒有退卻。約5周後，在「貝格爾」號離開這些島嶼時，他幾乎收集齊了加拉帕戈斯群島的所有植物，數量相當可觀。
幸運的是達爾文收集了這些植物樣本。當時，關於達爾文和加拉帕戈斯群島最受歡迎的描寫集中在更為著名的雀類和巨型陸龜上。然而，當25年後達爾文最終發表《物種起源》時，根本沒有提及這些生物。在對加拉帕戈斯群島的討論中，他只談到了島上的植物。
19世紀早期，人們對我們現在稱為生物地理學的學科的興趣越來越大，開始研究全球物種的分布。許多人仍然相信，是上帝創造了物種，並把完全成形的物种放到地球上，讓它們去佔領各自的棲息地。為了解釋動植物為何能分布到像孤立的加拉帕戈斯群島那麼邊遠的地區，幾個自然主義者認為，肯定有大陸橋把它們與大陸曾經連接起來。但在「貝格爾」號造訪該島以後，達爾文收集到的加拉帕戈斯群島的植物卻揭示了一種不同的情形。
當開始詳細研究這些植物的葉子、花和種子時，胡克被自己的發現震驚了。
即使曾經有大陸橋通往那些島嶼，也不能解釋這樣的事實：達爾文收集的植物物種中一半為加拉帕戈斯群島所特有，而且它們中的大多數都分別屬於某一個島嶼所特有。「我從來沒有想過，在這些相距僅100千米，多數能相互看到，擁有完全相同的巖石、相同的氣候和幾乎相同的海拔高度的島嶼上竟然生活著不同的物種。」達爾文在他的《研究雜誌》中寫道。如果物種在本質上並不固定，而是隨著種子到達不同的地方而發生改變的，就可以更好地解釋達爾文的觀察。
為了證明這一猜想，達爾文需要對植物進行分類。鑑於他的植物學專業知識有限，達爾文向一位名叫約瑟夫·道爾頓·胡克的年輕植物學家求助。達爾文急於知道他所收集的植物物種的數量及其在整個群島的分布。起初，胡克並沒有期待會發現很多新事物，「物種無疑是獨特的，但它們未必會形成一個或兩個以上的特有種屬」。換句話說，他認為加拉帕戈斯群島的大多數植物符合已經建立的植物學種屬框架。
當胡克開始詳細研究這些植物的葉子、花和種子時，卻大為震驚。1843年年末，他在給達爾文的信中興奮地寫道：「加拉帕戈斯群島的植物物種之豐富遠遠超過我的想像。」
儘管它們與南美大陸的植被類似，但幾乎一半的植物是當地特有的，只有在加拉帕戈斯群島上可以發現。更有趣的是，幾乎每一種開花植物和蕨類植物的分布範圍都只局限於一個島嶼。「這是最奇怪的事實，」胡克寫道，「完全顛覆了我們已經形成的觀念，即物種從一個中心輻射開去的觀念。」在加拉帕戈斯群島上，每個不同的島嶼都擁有相似但不相同的植物群。
達爾文欣喜若狂：「我無法告訴你我是多麼興奮和驚訝，它們完美地印證了我對不同島嶼上的物種存在不同性的推斷。」除了對加拉帕戈斯群島上的植物的分布有深刻的見解之外，胡克的論文《加拉帕戈斯群島的植被》還包含了關於植物最初是如何到達島嶼的一些非常有趣的猜測。例如，胡克指出，與大陸的熱帶植物相比，加拉帕戈斯群島的植物群中，有一種特殊的開花植物所佔的比例很小，很可能是因為「從南美洲大陸運輸種子過來存在障礙」。接著，他提出了植物到達加拉帕戈斯群島的四條主要途徑：「輸入這些植物的方式可能是洋流、氣流、鳥類和人類。」
如果你的再生組織非常挑剔，在像加拉帕戈斯群島這樣的偏僻小島上生存下來的概率是很低的。
胡克猜測，在海岸附近發現的大多數物種可能是漂流到加拉帕戈斯群島的，它們堅韌的種子可以「在一段時間裡抵抗海水的侵蝕」。有一些物種雖然離海岸較遠，但由於它們的種子太大，不可能是風吹過來的，而且「也不可能依附在鳥類身上」，可能是通過海路到達加拉帕戈斯群島的。胡克說，只有那些種子很小的物種和有「翼狀物或其他附屬物」種子的物種可能是靠風力到達的。他還相信鳥類是許多離海岸更遠的植物出現在這裡的原因。大家都知道人類曾經到訪過加拉帕戈斯群島，很明顯，他們也曾帶去了植物。洛雷納島是當時唯一有人居住的島嶼，也是唯一有大量植物被當作食物的島嶼。
1855年，達爾文專心驗證胡克的一些推測。他在位於英國倫敦南部鄉下的家中對這些種子進行了實驗。他從很容易拿到手的物種開始——水芹、蘿蔔、捲心菜、生菜、胡蘿蔔、芹菜和洋蔥，想確認海水能否將它們的種子殺死。他承認這「對許多人來說可能是非常幼稚的」，但他最終得到了一些有趣的結果並得出了出人意料的深刻結論。
他先把種子在海水中泡了一個星期，然後種到花盆裡。令他吃驚的是，種子都發芽了。接下來他購買了更多物種的種子，並逐步加長它們在海水中浸泡的時間。到1859年達爾文發表《物種起源》的時候，他已經研究過87種不同植物的種子在這些惡劣環境中的表現。令人難以置信的是，幾乎所有經過海水浸泡的種子都發芽了。其中的一些只活了幾天，但其他的在幾個月之後依然狀況良好。
突然間，南美洲和加拉帕戈斯群島之間的浩瀚海洋似乎不再是什麼障礙了。然而還有一個問題：在他的實驗中，很多種子都會沉到水底，也就是說，在它們到達加拉帕戈斯群島之前就會消失在大海深處。達爾文對此的解釋是，種子的形狀會影響它的浮力。「比如，成熟的榛果立即就沉到了水底，但幹了以後可以漂浮90天，之後再進行種植也都發芽了。」達爾文在《物種起源》中寫道。同樣，「成熟的蘆筍果實在海水中能漂浮23天，幹了的可以漂浮85天，之後種子還能發芽」。
此外，即使是會下沉的種子，如果它能搭乘某棵大樹根上的泥塊或者在動物屍體內受到保護的話，也可能被洋流運輸過去。為了證明這種可能性，他用那種「只要浸在海水裡幾天就會死去」的種子餵一隻鴿子，然後殺掉鴿子，並把它放在鹽水裡長達一個月。令他大為吃驚的是（可以想像他也很滿意），那些纖弱的種子「幾乎都發芽了」。
如果大多數種子可以在海水中生存數周，它們就能夠完好無損地到達像加拉帕戈斯群島那麼偏遠的島嶼嗎？達爾文根據A.K.約翰斯頓的《物理圖譜》計算出大西洋洋流的平均流速是約50千米/天。這個速度足夠快，可以把很大一部分種子在它們沉沒或死於鹽分侵襲之前運出很遠的距離。在加拉帕戈斯群島案例中，從南美洲流來的洋流的速度通常是大西洋洋流平均速度的兩倍。所以，粗略的計算表明，一顆種子無論是漂流還是搭乘便車都能夠在短短9天多一點的時間內到達加拉帕戈斯群島。那些種子纖弱的物種可能不會成功，但很多物種都成功了。
儘管加拉帕戈斯群島的一些植物是依靠洋流，另一些是依靠風力到達此地的，但大家普遍認為大多數是在鳥類的幫助下到達的。「鳥類從來都是運輸種子的高效媒介。」達爾文在《物種起源》中寫道。儘管這是顯而易見的，他仍然沒有忽略搜集證據，到花園裡尋找鳥糞。他寫道：「在兩個月的時間裡，我在花園裡撿到了12種種子，它們都來自小型鳥類的糞便，這看起來非常完美。我試種了其中一些種子，它們都發芽了。」他也在家附近挖過泥漿，觀察到泥漿裡都有種子。有一次，他從附近的池塘挖出的一小杯汙泥中竟長出了500多株小植物芽。「我認為，水鳥不運輸淡水植物的種子到遙遠的地方才是一個令人費解的現象」。
在達爾文看來，一種植物一旦在一個像加拉帕戈斯群島中的小島那樣孤立的地方定居下來，「保留有利變異、拒絕有害變異」最終將促成新物種的產生，他把這個過程稱為自然選擇。他在《物種起源》中寫道：「我能看到，在數量和美麗程度上的變化是無限的，所有有機體彼此之間以及與它們生活的環境之間的相互適應是無限複雜的，這從長遠來看會受到自然選擇力量的影響。」
達爾文沒有詳述第一批種子是如何到達加拉帕戈斯群島並參與這種生存競爭的。然而，在他訪問之後的近180年間，大量的證據證明了這種適應性。20世紀80年代，有人發現加拉帕戈斯群島上的絕大多數開花植物都能夠自花授粉。達爾文會非常喜歡這個發現並著迷於對它做出解釋。如果你的再生組織非常挑剔，就像一種開花植物只能依靠一種特定的昆蟲在同種花朵間傳粉的話，那要在像加拉帕戈斯群島這樣的偏僻小島上生存下來的概率是很不樂觀的。這也可以解釋這樣一個事實，即這個群島上的大多數開花植物，由於不需要吸引昆蟲傳粉，所以花色不是特別豔麗（白色或黃色的花瓣是常態）。
事實上，加拉帕戈斯群島上到處都有物競天擇的證據。海岸附近的植物都經受得住乾燥高鹽的環境，比如紅樹林特殊的根系可以從海水裡吸收水分但不會把太多的鹽分帶上岸，黑樹林的葉子裡有鹽腺組織，能夠把鹽分從植物內部轉移到外部。
達爾文收集的加拉帕戈斯群島的植物是他形成自然選擇下的進化論思想的重要靈感來源。
除了高鹽度的海岸地區，加拉帕戈斯群島每個火山的最低處都很乾旱，在那兒，水或者說缺水是終年存在的問題。在聖地牙哥，達爾文把一支溫度計插到棕色的土壤中，水銀柱飆升到近60℃。溫度其實更高，但達爾文的溫度計只有這麼大的量程。只有特定的植物能夠在這麼炎熱的環境中倖存。這些植物通常擁有非常特殊的根系。以仙人掌屬的仙人掌為例，它們擁有兩種根系：一種是淺層的精細根系，其作用是在暴雨之後吸收每一滴水分；另一種是深層的「龍頭」根系，可以使植物牢牢地抓住巖石以便尋找更深的水源。如果能夠儲存水分，那麼乾旱帶的生活會簡單很多，仙人掌在這方面很有心得。畢竟它們的葉子已經改良到被我們稱為「刺」的地步了，這是減少水分流失的一個完美方式。
在涼爽的季節裡，比如6月至11月，霧氣會在海拔500米至1000米之間徘徊，形成一個豐盈的溼潤區。各種各樣的植物匯聚在這兒，交相輝映。達爾文考察了乾旱地區到潮溼區域的過渡，那裡給他留下了深刻的印象。在洛雷納島的布萊頓海灘（即現在的波多·韋拉斯科·伊巴拉小鎮所在的地方）登陸後，他向內陸走了約8000米。在那兒，他興奮地「找到了黑泥，在樹上看到苔蘚、蕨類植物、地衣和寄生的植物粘連在一起」。
達爾文收集的加拉帕戈斯群島的植物，是他形成自然選擇下的進化論思想的重要靈感來源。1837年，他的鳥類樣本——尤其是加拉帕戈斯群島的嘲鶇鳥——使他留心了這樣一些可能性：加拉帕戈斯群島的動植物可能與南美洲的動植物同屬一類，但在這兒會有非常新奇的發現，這裡的大多數新物種都僅限於一個島所有。但他未能記錄下許多鳥類標本的來源島嶼，這意味著這些鳥沒有給他提供可以支持或駁斥他的猜想的明顯證據。
然而，加拉帕戈斯群島的植物都符合他的猜想。胡克的初步評估確認加拉帕戈斯群島的植物確實與南美洲的同屬一類，但那兒有很多特有的地方物種，其中許多新物種的分布似乎都僅局限於一個島。達爾文在1845年年初收到了這些結論，剛好趕得及將這些結論收錄到他的《研究雜誌》第二版上。這為關於加拉帕戈斯群島的那一章增加了很多新材料，他也更大膽地提出了自己的結論。
「回顧所列事實，」達爾文寫道，「如果創造力被展現在這些小小的、貧瘠的、巖石裸露的島嶼上的話，我們會驚嘆於其數量之眾。無論是在空間還是時間上，我們似乎都被賦予了某種東西來接近那個偉大的事實（那是神秘中的神秘），即新生命如何首次出現在這個地球上。」