《物种起源》被用来论证整个进化理论，尤其是用来论证对这种进化原因给予最完美说明的自然选择理论。这部书是根据1842年和1844年《概要》中所拟定的那个明确的、有逻辑性的提纲所写的。
达尔文从人工选择转到自然选择，“生存斗争”是自然选择代替人工选择的主要法则。
关于理论中的难点，达尔文提出了变种如何成为物种、为何没有过渡期等这些尚未解决的问题。在《物种起源》一书中，他提出并深入研究了“中间类型的性状分歧和灭绝原理”。达尔文认为，近似类型之间的生存斗争特别激烈。竞争者的生活方式和特性越相似，竞争就越激烈；反之，随着新的不同特性的获得，竞争也逐渐减弱。
达尔文总结了中间类型的性状分歧和灭绝的原理。他先是设想变种的起源，后设想物种的起源。他构想了一个叫做狼——鹿——羊的食物链。一只狼如果想生存就必须捕食鹿和羊。这样就要求它既要跑得快，又要力气大，这样强者生存，而那些既跑得不快，力气又不大的狼便淘汰下来，这就是达尔文的理论核心。
在进行人工选择时，我们也看到了同样的情况：如果产生某一新品种，它就会把自己的先辈排挤掉。达尔文认为，自然界发生的情况也是这样的，一个内部生存斗争很激烈的类型里，最终保存下来的都是某方面有专长的极端类型。物种后代差异越大，彼此间习性和特征的区别越大，在自然界中争得的空间便越多。
达尔文也谈了这一理论的其他一些难点。
他用当时的几个证据表明，即使是在这里他也能够而且也需要承认，由简单的事物发展成为复杂的事物都是循序渐进的。达尔文证明，即使是现在也不可能找到一些生物，它们拥有现代另一些动物身上存在着的向更完善的器官过渡的器官。达尔文在自然界中找到一些过渡的例子来阐述这些复杂本能的发展情况。
达尔文非常诚恳地坦言上述理论中的难点，不像那些坚持自己的观点的作者那样，不去理会这些难点，而是还让自己的对手找出自己的理论和结论方面的弱点，并预见到一切可能提出的异议。但是，他并未使这些异议留在脑海中，他总是对这些异议加以分析，并努力使那些难点与自己理论的论点一致起来。后来，达尔文认为，这本书之所以成功，是由于多年来他遵循的一条原则：一个科学家越是诚实，对自己要求越严格，那么别人要想反对他就越困难。华莱士正确地指出，达尔文从来没有追求过暂时性的成功，但是成功本身却总是伴随着他。
达尔文还谈到通过选择来得到足以说明进化理论的证据。不管“地质记录”是多么零乱，“各种生物在出现时间方面的连续”是一个众所周知的事实，在达尔文看来这是和他的理论相符合的。而生物的地理分布，及生物在难点方面的不同进化情况，其难点起作用的时间越长，其进化情况就越不同，这些都证明他的理论是正确的。最后，以生物的分类、生物的体系、以“性状分歧”原则的观点来解释的“系谱表”，证明了属于同一类别的各种类型所具有的一般古代性状，有时是不适宜的性状的比较解剖学和胚胎学等，所有这一切都证实了他的理论。该书得出一个结论：物种通过自然选择而起源的理论要比创造论者的理论优越有力得多。
当然，这本书是在1842年和1844年《概要》的基本思想的基础上写成的，而且总体结构也几乎一样。惟一不同的是，该书对全部材料进行了彻底的加工。《概要》中有几章在这里做了进一步的阐述，并且由于增加了一些新的材料而使内容更加丰富了。从另外几章中选取了最具意义的材料，而其余部分则被删除了，还有几处重新做了修改。对原来的《概要》来说，有两处比较明显的增补：一处是关于鸽子的起源；另一处是关于中间类型的性状分歧和灭绝原理。
决定这本书特点的不仅是全书的大纲和思想的逻辑发展，而且还有更为详细的论述方法。达尔文从来没有忘记，各种类型的物种借助于自然选择而进化的观点，优越于每个物种是由创造而产生的旧观点，使读者相信这一点是写书的基本目的。自然选择理论包括达尔文指出的几个前提及由此得出的几个逻辑结论。这是一种复杂的理论，每一个前提和结论达尔文都必须积极、严肃、认真地以最有说服力的方式加以论证，并且用一些实例来做论据。他还必须对理论中的困难加以阐述和分析，驳倒对这一理论的一切异议，同时也必须对这一理论的那些最重要的结论加以论证说明。所有这一切都要求对大量复杂的材料做出提要，否则，读者很容易被这样的材料搞糊涂，而忘记了某个例子在总概念中处于什么位置，对总概念中某个论断又起着什么作用。总之，由于细节的繁杂，极易使读者感到疲倦。为了使读者能够比较容易地抓住本书的基本思路，达尔文在该书的绪论中简明扼要地叙述了这一思路，并指出他是如何为该书划分篇章的，每一章结束时他都对本章的内容写出一个提要并重复其主要结论。全书结束时，他写了个《复述和结论》，再一次阐述了人工选择和自然选择理论的基本原理，还连续不断地检查了分散在全书各处的所有的异议，并且再一次集中地检查了所有论证。看来这些论证比那些异议的说服力要大得多，所以读者自然就会得出结论。
差不多在每一章的最后，都有一句精心编写的结束语，在这句话里再一次强调有关选择和进化的思想。为了使读者更加注意这些结尾部分，达尔文常常在结尾处用大写字母写上相似要素的名称，如“变异”、“选择”等等。我们暂且对第二章、第五章、第九章、第十一章和第十四章的结尾部分不谈，只引用其他各章的结束语。
《结论》的结尾：“而且，我相信自然选择是最重要的因素，但不是世界上仅有的变异因素。”
第一章《动物和植物在家养下的变异》的结尾：“选择的累积作用，无意识地、缓慢地但有效地进行，或是有计划和迅速地进行，找出这些引起变化的原因，似乎是最重要的力量。”
第三章《生存斗争》的结尾：“当我们想到此种斗争的时候，我们可以引以自慰的是自然界的战争是有间断的，而且不会感觉到任何恐惧，死亡一般是迅速的，而强壮健康和幸运的生物则得到生存和繁殖。”
第四章《自然选择》是重要的篇章之一，它的结尾是一段很长的比喻。与达尔文理论的通俗着作有关的文章经常引用这个比喻：“我认为同一纲中一切生物的亲缘关系有时可用一株大树来表示。这个比喻是很符合实际情况的：绿色的、发芽的小枝可以代表现存的物种；数年前生长出来的枝条相当于要灭绝的物种。在每一生长期中，所有小枝都向各方生出嫩枝企图遮盖并弄死邻近的枝条。在物种群的生存斗争中，各物种时时刻刻都在战胜其他的物种，正枝分为各个小枝，当还是细枝嫩芽时，新旧分枝相连结的情景可代表分群后现有的和灭绝的物种。当这株树仅仅是一株矮树时，也许只有两个或三个小枝被保留下来，成长为大枝，并且负荷着其他的枝条；同样，生存在久远的地质时代的物种，只有少数物种遗留下现在还活着的变异了的后代。从树开始生长的时候起，许多巨枝和大枝都已经枯萎脱落了。这些枯落了的、大小不等的枝条，可以代表那些没有现存代表的、已成为化石状态的全目、全科及全属。比如在某些地方我们可以看到，在已成为废物的旧树枝上生出的细小枝条，由于偶然还在顶端生长着；我们可以看见鸭嘴兽或鱼之类的动物在某种程度上延续下来，在竞争中得以幸免。生出的新芽，健壮的分出枝条遮盖和压倒四周较弱的枝条。所以我认为，这巨大的生命之树在其传宗接代中也是这样的，用它的枯落的枝条填充了地壳并且用它的分生不止的美丽枝条遮盖了地球表面。”
第六章《学说的难点》的结尾部分也特别引人注意。达尔文极其巧妙地把居维叶以模式统一法则和生存条件法则所表达的神学论原则和唯心论原则变为自己理论中的话，使其变为因果关系的语言。他把模式统一看做是遗传作用和自然选择的结果，因为自然选择使生物变异，使生物无论何时都适应“生存条件”。这一章的结论是：“人们都承认，一切生物是依照两个大法则即模式统一和生存条件形成的。
模式统一是指我们在同纲生物里看到的，对与生活方式毫无关系的构造上的基本相似这种情况来说的。生存条件法则，实际上源自器官本身受到外界生活条件的直接影响，且在任何情况下都受生长和变异各法则的支配。因为通过以前的变异和适应的遗传，它把模式统一法则包括在内了。”
第八章由于被他删去许多关于复杂本能的例子，所以只剩下一大半。其实关于这方面的发展情况达尔文早就很想研究了，他在《概要》一书中收录了不少例子，后来被他删得只剩三个。这一章的结尾是这样写的：“有些东西，比如婴儿刚生下来就会哭着要奶吃，人渴了要喝水，困了要睡觉，这些都是属于本能而非物种进化。”
第十章在《论地质纪录的不完全》的结尾，达尔文淋漓尽致地使用了赖尔的一个比喻：“我们的力量是比较小的，研究的范围也不会大，只涉及到一部分地区和国家，因此我们的成果是不全面的，有些甚至是错误的，所以还需要更多的人深入考察研究。”
第十二章和第十三章谈的都是《地理的分布》。因此只是在第十三章的最后才做了总结：“我们的书里，任何的物种变化都是具有连续性的，从远古到现代它们之间都有连接性，不会中断，这种变异也是自然发展的结果。”
最后一章《复述和结论》的结尾部分，同时也是全书的结尾部分。他最后一次列举了几个最重要的理论，并将主题升华到了一个弄清世界上一切生物的繁衍过程这么一个深度。大自然的一切都那么美好：小河旁、大树下、花草丛中，鸟儿在林间歌唱，虫儿在飞来飞去地玩耍，泥土还有蚯蚓帮它捶背；这个世界没有一件重复的物品，就像你绝对找不到两片一模一样的叶子；一切生物都是相依为命的，它的繁衍也是不断的，但是竞争使它们弱肉强食，最终弱者被取代，也产生了高级的动物，所有这一切的一切都在无限地发展着。通看全篇，书中所述的内容都给人极大的空间去思考和修改，达尔文用事实论证法说服大家去相信他的观点，而从不强迫人去接受。读者在读他的书时就好像与他一起在旅行、在考察、在研究。当然达尔文自己仍不断地搜集事实去证明他的观点，他自己在渐进的过程中证明，也让人们在渐进的过程中去认识。
他的书在最快的时间内被人们接受了。人们都在茶余饭后热烈地讨论着这本书。
有些人对物种的分类问题提出了自己的看法，达尔文便认真虚心地倾听了他们的建议和看法。
也有不少同意达尔文的观点，还有些人虽然不同意达尔文的理论，但对作者的不辞艰辛、对科学的执着追求给以应有的肯定；有些人发现达尔文的研究方法本身存在着一些不足，有许多理论不能从他收集的材料中直接得到；至于有些信仰宗教的人对达尔文的理论持坚决否定的态度，这是可以理解的。其他科学家也遇到过类似的情况。达尔文非常理解，他的观点一时不会被所有人都接受。