相比于成为牧师，22 岁的达尔文对研究各种令人费解的自然现象更有兴趣。偶然之间，他被海军中最年轻且最聪明的上校菲茨罗伊选中派往南美洲和巴塔哥尼亚做调查。他一路沿着智利海岸北上，最终到达加拉帕戈斯群岛，研究动植物，并为上帝的“作品”绘制地图。
为了使蛮荒的火地岛人接受新的、文明的基督教价值观，探险队随行还带着菲茨罗伊从上次旅行中掳回伦敦、得以幸存的巴塔哥尼亚当地人。但这一切都没有按计划进行。火地岛人很快回到野蛮状态，而达尔文所寻找的世界的秘密正展露出来：一系列史诗般的环游、穿越大陆的旅程，一连串巨大的地质作用，难以数计的、早已灭绝的物种，以及许多其他线索都表明世界万物都在经历着稳定的生态变化，持续时间很长，而这和基督教道德毫无关系。
接下来的 30 年里，达尔文苦心经营建立着自然选择学说，而菲茨罗伊则对他否认上帝的旨意愈加愤怒。而正是这妙趣横生的五年航程，人类得以发现其起源，迎接未来的无限可能。