FitzRoy, oprócz działalności misjonarskiej, zamierzał też zbadać Ziemię Ognistą i jej okolice. W tym celu zwrócił się do Beauforta, aby ten polecił mu jakiegoś młodego i uprzejmego naukowca, który mógłby towarzyszyć wyprawie. Beaufort zaproponował młodego Charlesa Darwina. Przed wyprawą FitzRoy przeczytał pierwszy tom Principles of Geology, autorstwa Charlesa Lyella, który rozwinął teorię aktualizmu geologicznego i ugruntował pozycję teorii o długich okresach geologicznych. Kopię tego dzieła FitzRoy wręczył Darwinowi przed wyruszeniem w rejs.
Druga wyprawa HMS „Beagle” Wyprawa wyruszyła 27 grudnia 1831 r. Jej trasa biegła niedaleko Madery i Wysp Zielonego Przylądka. 29 lutego 1832 r. wyprawa dotarła do Bahii. Darwin w lesie tropikalnym był świadkiem polowania na niewolników, z czego zdał relację kapitanowi. Ten odrzekł, że nie ma w tym nic złego. Wywołało to kłótnię między Darwinem a kapitanem, znanym skądinąd z wybuchowego charakteru (przez podkomendnych był nazywany „Gorącą kawą”). Po paru godzinach obaj mężczyźni jednak pogodzili się i statek wyruszył wkrótce w dalszy rejs.