与其循规蹈矩地成为牧师，22 岁的达尔文更喜欢研究各种令人费解的自然现象。偶然之间，时任英国皇家海军历史上最年轻（也有可能是最聪明）的上校，罗伯特·菲茨罗伊（Robert FitzRoy）选中了达尔文，邀请他加入探险队，往南美洲和巴塔哥尼亚做考察。达尔文一路沿着智利海岸北上，最终到达加拉帕戈斯群岛，研究当地动植物，以人类之笔，记录上帝的“创造”。
为了向火地群岛上尚未开化的巴塔哥尼亚人传播基督教义，探险队还带着菲茨罗伊上校上次航海的“战利品”：一个被掳回伦敦的巴塔哥尼亚土著。但计划赶不上变化，火地岛土著对基督教不感兴趣，而还没等英国人“感化”巴塔哥尼亚人，达尔文已经勾勒出改变世界的蓝图。
这是一场史诗般的环球航行，达尔文穿越重洋与大陆，记录下巨大到难以想象的地质运动质，观察到难以数计的珍稀物种，还有更多线索，它们共同指明，世界万物都经历着漫长而稳定的生态变化——更重要的是，物种的诞生与演变和基督教义毫无关系。
往后的 30 年里，达尔文苦心经营“自然选择”学说，否定上帝的旨意，而菲茨罗伊上校对他的愤怒也与日俱增。正是这妙趣横生的五年航程，人类得以发现生命起源，拥抱未来的无限可能。