Charles Darwin nació el 12 de febrero de 1809. Las conexiones de su padre y su trabajo bien remunerado como médico, así como la conexión de su madre con la familia Wedgwood, situaron a la familia Darwin en el reino de los liberales y acomodados. Robert Darwin tenía cuarenta y tres años cuando nació Charles, en la cima de su reputación y energía como médico. Charles ya tenía cuatro hermanos mayores: Marianne, Caroline, Susan y su hermano Erasmus. Con la escarlatina y otras enfermedades en el aire, la mayor preocupación de la casa era la salud y el crecimiento de los niños. Susannah se encargaba de la casa, los niños y las finanzas, mientras Robert se ocupaba de sus pacientes.
Charles pasó sus primeros años en una casa llamada The Mount en Shrewsbury, que Robert había hecho construir en los primeros años de su matrimonio con Susannah. Parece haber sido un niño tranquilo y solitario; no tuvo grandes dificultades para hacer amigos, pero sus mejores momentos los pasó en paseos de exploración, en los que recogía todo lo que podía encontrar.
La madre de Charles murió cuando él tenía sólo 8 años. En 1817 empezó a enfermar, con síntomas gastrointestinales que probablemente eran un signo de una úlcera grave o de un cáncer de estómago. Murió el jueves 15 de julio de 1817. Robert se dedicó a su práctica médica aún más de lo que lo había hecho antes, dejando el hogar a cargo principalmente de sus hijas mayores Marianne y Caroline.Robert siempre había sido una presencia enorme en la casa cuando regresaba del trabajo al final del día, pero había sido tolerable mientras su humor era bueno. Ahora, sin embargo, estaba casi siempre irritable y deprimido. La casa seguía siendo cómoda y bien cuidada, pero sombría. En descripciones posteriores de su infancia, Charles escribió que recordaba muy poco a su madre, sobre todo porque sus hermanas le prohibían hablar de ella.
Charles admiraba a sus hermanas como maestras. La escuela para Darwin nunca fue algo alegre. Primero fue educado por Caroline, y luego pasó un año en una escuela diurna en Shrewsbury. De ahí fue enviado a la Escuela Shrewsbury, a una milla de distancia de The Mount, a la edad de 8 años. La Escuela Shrewsbury era un internado dirigido por el anciano Samuel Butler que se centraba casi exclusivamente en los clásicos, una materia que Darwin encontraba casi inútil. Su falta de interés en la escuela hizo que sus padres se preocuparan de que no hubiera heredado la energía e inteligencia de Darwin. Hicieron experimentos desde 1822 hasta que Erasmus se fue al Christ’s College, en la Universidad de Cambridge, para estudiar medicina. Más tarde, Darwin recordaría esta experiencia como una valiosa introducción a la experimentación científica.
A medida que Darwin crecía, el coleccionismo se convirtió en su principal afición. También se convirtió en un observador de aves, y era aficionado a la caza. Más tarde, durante sus años en Edimburgo, su pasión por la caza llegó a ser tan grande que su padre temió que se convirtiera en un «cazador ocioso». Después de matar su primera agachadiza, escribió que «mi excitación era tan grande que tenía mucha dificultad para recargar mi escopeta por el temblor de mis manos». La caza combinaba las alegrías del coleccionismo con la emoción de la persecución. Era una habilidad que le resultaría útil más adelante. Los largos y solitarios paseos de Charles empezaron a convertirse en aventuras aún más largas. Viajó con su hermano mayor, Erasmus, a Gales y en visitas a los primos Wedgwood en Maer.
A la edad de dieciséis años, su padre Robert le dijo que era hora de que hiciera algo por sí mismo. Iría a la Universidad de Edimburgo, donde su padre y su abuelo se habían formado para ser médicos. Su hermano Erasmus, que había estudiado medicina en la Universidad de Cambridge, se uniría a él allí.