Charles Darwin blev født den 12. februar 1809. Hans fars forbindelser og velbetalte job som læge og hans mors forbindelser til Wedgwood-familien placerede Darwin-familien sikkert i de liberale og velhavende kredse. Robert Darwin var 43 år, da Charles blev født, og var på toppen af sit ry og sin energi som læge. Charles havde allerede fire ældre søskende: Marianne, Caroline, Susan og hans bror Erasmus. Med skarlagensfeber og andre sygdomme i luften var husstandens største bekymring børnenes sundhed og vækst. Susannah var ansvarlig for huset, børnene og økonomien, mens Robert var optaget af sine patienter.
Charles tilbragte sine tidlige år i et hus kaldet The Mount i Shrewsbury, som Robert havde ladet bygge i de tidlige år af sit ægteskab med Susannah. Han synes at have været et stille og ensomt barn; han havde ikke de store problemer med at få venner, men hans bedste tid blev brugt på opdagelsesrejser, hvor han samlede alt, hvad han kunne finde.
Charles’ mor døde, da han kun var 8 år gammel. I 1817 begyndte han at blive syg med gastrointestinale symptomer, der sandsynligvis var tegn på enten et alvorligt mavesår eller mavekræft. Hun døde torsdag den 15. juli 1817. Robert helligede sig endnu mere sin lægepraksis endnu mere, end han havde gjort før, og overlod husholdningen mest til sine ældre døtre Marianne og Caroline.Robert havde altid været en enorm tilstedeværelse i huset, når han vendte tilbage fra arbejdet sidst på dagen, men det havde været tåleligt, så længe hans humør var godt. Nu var han imidlertid næsten altid irritabel og deprimeret. Huset var stadig behageligt og velholdt, men dystert. I senere beskrivelser af sin barndom skrev Charles, at han kun huskede meget lidt om sin mor, især fordi hans søstre forbød ham at tale om hende.
Charles så op til sine søstre som lærere. Skolen forDarwin var aldrig en glædelig ting. Han blev først undervist af Caroline og tilbragte derefter et år på en dagskole i Shrewsbury. Derfra blev han som 8-årig sendt til Shrewsbury School, ca. 1,5 km fra TheMount. Shrewsbury School var en kostskole, der blev ledet af den ældre Samuel Butler, og som næsten udelukkende fokuserede på de klassiske fag, et fag, som Darwin fandt næsten ubrugeligt. Hans manglende interesse for skolen fik hans forældre til at frygte, at han ikke havde arvet sin del af Darwins energi og intelligens.Mod slutningen af sin skolegang kompenserede han i nogen grad for sine middelmådige præstationer ved at udføre eksperimenter med sin storebror Erasmus i et skur på bagsiden af The Mount. De lavede eksperimenter fra 1822, indtil Erasmus tog af sted til Christ’s College på Cambridge Universitet for at studere medicin. Darwin så senere tilbage på denne oplevelse som en uvurderlig introduktion til videnskabelig eksperimentering.
Da Darwin blev ældre, blev indsamling hans største hobby.Han samlede mineraler og insekter. Han blev også fuglekigger og var glad for at gå på jagt. Senere, i hans Edinburgh-år, blev hans passion for jagt så stor, at hans far var bange for, at han ville blive en “ledig jagtmand”. Efter at have dræbt sin første sneppe skrev han, at “min begejstring var så stor, at jeg havde meget svært ved at genlade min pistol, fordi mine hænder rystede”. Jagten kombinerede glæden ved at samle med spændingen ved jagten. Det var en færdighed, som ville komme til at være nyttig senere i livet. Charles’ lange, ensomme gåture begyndte at blive til endnu længere eventyr. Han rejste en del sammen med sin storebror Erasmus, til Wales og på besøg hos Wedgwood-fætrene i Maer.
I en alder af 16 år blev Charles taget til side af sin far Robert og fik at vide, at det var på tide, at han skulle gøre noget ud af sig selv. Han skulle gå på universitetet i Edinburgh, hvor hans far og bedstefar havde uddannet sig til at blive læge. Hans bror Erasmus, som havde studeret medicin på Cambridge Universitet, ville slutte sig til ham der.