為什麼當他的同時代人仍然相信設計和人類獨特的精神地位時，他卻能夠發展出這樣一種徹底的唯物主義？他家的激進傳統可能有一定的幫助，自從伊拉斯謨起，達爾文家族就懷疑正統的宗教。最近的研究已經識別出他廣泛閱讀中到底是什麼思想促使他與設計的觀點一刀兩斷。曼尼爾（Manier，1978）注意到，達爾文的自然觀與華茲華斯在詩歌中以略微浪漫的情緒所表達的悲觀中的相似之處。在關鍵的時刻，他的解決方法可以因為接觸到實證主義哲學家奧古斯特·孔德的觀點而得到加強（Manier，1978；Schweber，1977）。孔德提出，科學只有放棄神學才能達到其最高狀態，而且只有從可以觀察的原因的角度理解宇宙。儘管達爾文是通過戴維·布儒斯特批評式的評論了解了孔德的哲學，但是這非常有助於他與設計的觀點決裂。
吉利斯皮（Gillespie，1979）和格林（Greene，1981）對於達爾文的宗教觀作出了另外的解釋。根據他們的看法，達爾文並沒有放棄設計的觀點，而是認為造物主以不太直接明顯的方式起作用。他所提到的自然法則通過進化而實現更高的目的，是他信念的真實表達，即儘管表面上粗糙，但是自然選擇作用的目的是為了所有生物的利益。經過很長時間，就會帶來適應，甚至進步，造物主的意願就會實現。奧斯波萬特（Ospovat，1979，1981）甚至提出，在達爾文的早期設想中，選擇機制的意圖顯然是要導致「完美」的適應狀態，按照這種設想，除非有新的環境變化發生，否則無需進一步的鬥爭。有些學者已經注意到，達爾文使用過一個「存在」的類比，這個存在控制著自然選擇的作用（Young，1971a；Manier，1978）。這個存在代替了人工選擇中的人類馴養者，而且由於使用了這個詞，達爾文促使我們認為上帝真是被自然選擇取代了。這樣人們太容易將自然視為有意識的選擇動因，因此視為是神的意圖的目的。在他最煩惱的時刻，達爾文當然認識到這只是利用擬人神的方式來描述鬥爭的效果，然而他之所以決定使用這種類比，可能反映了他不能擺脫設計論點的影響。
無論我們對這個問題怎麼看，重要的是要注意到到了19世紀30年代後期，達爾文已經放棄了自然神學的解釋，而當時他的多數同代人還接受著這種解釋。即使他相信過選擇可以與設計的觀點協調，他的機械論解釋也意味著不再需要使用造物主的干涉來作為一種解釋工具了。無論你是否相信上帝一直在注視著萬物，自然選擇都會起作用，因為自然選擇只依賴於每天的作用，它是一種自然決定論的法則。事實上，去發現說明這種特性的理論，成了達爾文從事研究的驅動力。在他研究的早期階段，他就決定要將物種起源問題當作純粹的科學問題，這樣在回答這個問題時就可以不直接援引上帝的控制。這項研究之所以使他最後發現了自然選擇，是由於他力圖找到科學界可以接受的解決這個問題的理論。雖然這種觀點在今天看起來像是賴爾的均一論方法向生物界的自然擴展，但是賴爾本人卻非常不願意這樣做。的確，當時多數博物學家都相信存在某種形式的高級力量曾經干涉自然的正常運作，並導致新物種的產生，他們將這種現象置於科學研究的領域之外。
仔細看一下達爾文的發現，人們就會認識到，他實際上已經意識到必須遵循看起來是完全科學的研究方法。主要因為他將科學拓展到他的同代人認為不屬於科學的領域，因此他決定要基於一種堅實的方法論，以便盡量化解可能遭受批評的風險。他後來之所以強調他的工作建立在事實收集基礎之上，就是要表明他不僅僅是一個猜想家，不是那種不依靠堅實的事實基礎匆忙得出零亂理論的人。當時科學方法的爭論使人們清楚地認識到理論在科學中的作用，而魯斯（Ruse，1975b）曾經指出，J·F·W·赫歇爾爵士和威廉·休厄爾對於達爾文的影響尤為重要。赫歇爾（Herschel，1830）強調要在理論和實驗工作之間達到一種平衡。休厄爾則指出有影響的科學理論的地位的確立是通過它能夠將不同領域裡的研究聯繫起來，比如牛頓的萬有引力。這使得達爾文認識到要擴展自己理論的解釋力，特別是當他認識到他並沒有紮實地理解個體變異的原因時。
格魯伯已經強調了達爾文在探討轉變機制時所具有的創造性（Gruber，1974）。他的思想中最獨創的部分來源於他努力把握生物地理問題（Richardson，1981；Hodge，1982）。是達爾文開始相信進化是一個分支的過程，相信在地理隔離的影響下，一個物種可以產生出許多［不同的］後裔。格林耐爾（Grinnell，1974）提出，達爾文最早的假說只是設想僅僅通過隔離本身造成物種形成。但是這種假說沒有考慮到需要一種機制來使變化適應隔離的群體所面臨的新的環境。到了1837年7月，達爾文決定探討是否普通的個體變異，經過許多代的積累過程，就成為進化的關鍵。他認為這些變異一定是克遺傳的，為了證實這一點，他決定研究變異的原因。
史學家在分析達爾文早期關於「發生」（或生殖）的論述中發現，他的思想中有一種極為重要的新見解（Kohn，1980；Hodge，1985；Sloan，1985）。當然，並不否認他的思想中最有獨創性的部分來自於他對生物地理學的研究，不過現在可能已經發現，他在整個學術生涯中都將進化視為一種過程，這個過程將環境和構成群體的生物的生殖系統聯繫了起來。正是在這些早期猜想中，達爾文得出了他自己的「遺傳」理論——泛生論，不過這個理論直到很晚才發表。現代的生物學家對於生長和遺傳作了明確的區分：進化是新的遺傳性狀如何進入群體的活動，而這些性狀在生長的生物中是如何產生的，則是次要的問題。相反，達爾文將變異看成是對生物生長過程的干擾。他像當時許多人一樣，將變異和遺傳都看成是生殖和生長整合的作用。因而進化成了環境與新生物發生之間的相互作用。
正如霍奇所指出的（Hodge，1985），這種看法使得我們看到了一幅不同的達爾文從事科學的圖景，在這個圖景中，強調的是他的思想中的前孟德爾主義的特點。老一代的史學家認為，達爾文未能發現遺傳規律，但是我們現在必須承認，他的工作受時代的限制，當時的整個概念系統的劃分和我們今天的劃分完全不同。不太可能認為達爾文的理論與傳統舊的傳統完全斷絕了，比如布豐就曾經以研究發生作線索來了解生命的起源。19世紀早期關於發生的猜想可能也為達爾文的唯物主義鋪墊了道路（Sloan，1986）。對於他長期堅持「融合」遺傳，以及他不能與拉馬克主義完全決裂，必須視為這種前孟德爾時期對生殖研究的副產品。考慮到這種理論後來竟被接受，可能會有人提出，達爾文之所以未能拋棄進化是一個有目的的過程、決定了個體的生長的觀點，是由於他本人忠實地相信生長是變異的最終源泉。
達爾文在得出自然選擇學說之前所形成的思想中，有一種思想很強烈，那就是有可能新的物種是在生命固定周期中「產生出來」的，過了這個周期，新的物種就會滅絕。不久他又轉而設想由於外界條件對個體生殖系統的影響，所以它們的後代便可以適應環境的變化。他還設想過新的習性可能影響物種（Grinnel，1985）。我們不可能不認為這些思想可能是受到了他的拉馬克知識的影響。當他放棄了這種觀點，而是贊成環境與生物之間的聯繫並不太緊密時，他自己理論的發展便邁出關鍵的一步。他從未放棄相信變異是由外界條件攪亂了個體的生長過程引起的，但是不久他便提出多數這種變化是隨機的，而不是具有目的性的。
因此達爾文放棄了個體的生長可以指導進化沿著有目的的方向發展的觀點，並開始探討一種機制，來挑選偶爾對生物可能是有用的變異。迫於承認他對變異原因的研究受阻，他乾脆承認隨機個體差異的存在是可以觀察到的事實，因而可以據此來建立一種理論。由於將變異稱作「隨機的」，那麼他的觀點則意味著不僅變異的方向是不定的（有用和無用的），而且變異的原因也不可能直接分析出來。達爾文因此開闢了一條新的科學解釋途徑，這種解釋成了19世紀後期的特徵（Merz，1896-1903）。使用群體的研究方法要求接受建立在只能進行統計學描述的因素基礎上的解釋，而無需將任何事情都還原為絕對固定的規律。就像氣體動力學理論一樣，達爾文的理論也要求科學家使用的法則必須看起來像是僅僅大量個別事件的平均效果，每一個事件都有原因，但是在一定水平是不可描述的。
達爾文轉而相信建立在隨機變異基礎上的假說，與他研究動物馴養者的工作有密切的關係（Secord，1981）。通過這種研究，他證實了自己所信奉的個體差異是可遺傳的觀念。而且他也肯定認識到馴養者的成功是由於他們