有一点我们一再强调，《物种起源》一书只是一部鸿篇巨制的一部分，其作用相当于摘要。这本书也许只代表一种宣言，它将达尔文的学说告知世人，并为学说里的一些观点提供一些方便读者理解的说明和事例，但是，并没有展开证明。因此，针对这些观点，谁都可以用大量其他的例子加以阐明，这些例子但看起来，似乎有些道理，甚至可以驳斥一些论点。
由于在达尔文的著作里并没有充分体现二十年来搜寻的材料，所以达尔文除了再版《物种起源》外，还将精力集中在一些别的著作上。在他看来，这些著作详尽地阐释了《物种起源》中粗线条勾勒的部分。
《动物和植物在家养下的变异》一书，是达尔文远大计划的开端。在他的计划里，选择论和进化论以及各种表明“赞成”或是“反对”的理论事实都要被提及。因此，了解达尔文心思的俄国著名古生物学家——弗·奥·科瓦列夫斯基，在出版他的俄译本《动物和植物的变异》时，添加了一个小标题：《物种起源》第一部。这个标题，在英文原著中是不存在的。
然而，自然选择理论的抨击者们，尤其是认为选择不能说明生物构造的一些人们，认为这些细小的差别是毫无用处的。不过，在达尔文眼中，引证一些例子来解释极细小的器官的功用，是一件很有意义的事情。达尔文在兰科植物的花中找到了这种类型的例子。于是，这些花朵和花朵中凭借昆虫授粉的器官，引起他的极大兴趣，最终他完成了一本小书，名为《兰花借助昆虫传粉的各种器官》，该书在1862年经由穆瑞之手出版。
早在18世纪，植物有无性别这一问题是人们争论的焦点，一直19世纪初，这一论争才宣告结束，人们开始承认花有雄性和雌性之分。可是，就花朵的授粉问题又开始出现纷争：在卡麦拉利斯看来，雌雄同体的花是自花受粉；而考尔鲁特则首先主张许多花只有凭借昆虫传粉。他还强调，只有可以酿蜜的花朵才能引来昆虫。
其实，早在1793年就出现过一本这方面的专著，书名为《在花的构造和授粉中揭示出来的一个自然秘密》。该书的作者是斯白伦格尔，他是一位中学教师，在书本里仔细地阐释了这一问题，还细致地描述了花朵中各种由昆虫传粉的器官。遗憾的是，该书问世后影响力不大。后来，英国大植物学家罗伯特·布朗发现了此书。尽管在他看来这本书中存在有空想的成分，但是他认为书本多少会对达尔文起到一些帮助，就把此书推荐给他。
早在1839年，也许可以追溯到1838年夏，达尔文就开始注意到花朵依靠昆虫进行异花传粉的现象。1841年，达尔文带着极大的兴趣开始阅读斯白伦格尔的著作，在他看来，尽管此书存在一些无稽之谈，但是瑕不掩瑜，全书散发着智慧之光。不过，达尔文对植物凭借昆虫传粉问题的兴趣，也是由来已久。1857～1858年，在《园艺者纪录报》上曾刊登过达尔文发表的两篇文章，文章谈及的就是这类问题。那是，达尔文曾得出这样的结论：“有一些花朵，它们的器官十分巧妙，这些器官可以预防柱头得到自己的花粉，看来，要想解释这一现象只能用杂交比自花授粉更有利这一理论。”
1860年夏天和1861年夏、秋两季，达尔文饶有兴趣地研究起花凭借昆虫进行传粉的器官来，其中，他重点研究了兰花的传粉器官。
1860年6月，达尔文给虎克写道：“您之前说，在植物中，很难见到这种类型的器官。我最近对欧洲的一种普通红门兰属进行首次研究，结果表明：花朵的每一部分器官都是十分精致的，而且很容易区分。这些器官比啄木鸟的一些器官还要精致得多。”
在达尔文这本书里除了描写各种红门兰属的传粉器官后，还描写了其他兰花科，比如英国的和热带的兰花，这些兰花的传粉器官很特别。在此之前，罗伯特·布朗曾针对兰花的结构提出的一个简单的示意图。在达尔文看来，这个示意图是研究兰花花朵构造的基础。之后达尔文在罗伯特·布朗的基础之上，对兰花的各个细小器官进行研究，最终他认为兰花花朵是由十五种分工不同的器官组成的，尽管这些器官变化很大，甚至变得越来越细小。
接着，达尔文针对两种器官的兰花进行大量的研究。其中，一种兰花能够通过昆虫把一朵花的花粉传到另一朵上；而另一种兰花则不会让花粉落到同一朵花的柱头上。通过对兰花的构造研究，以及对这些虫媒花异花传粉器官的深入了解，达尔文为物种起源学说找到了充分的事实依据。另外，达尔文也得到了另一个结论：即使那些看起来很微小的变化，都是很有益处的。
更早的时候，达尔文因为沉迷于兰花的研究，他称自己是一个有惰性的人。当时，他的主要工作是写作“巨著”，而对于兰花的观察，在那个情况下就变成了次要的观察。不过，这种观察让达尔文觉得身心愉悦。对于此事，达尔文曾这样写道：“对我而言，观察比写作有趣得多，但是，这种想法让我觉得很惭愧。此时，我最应该做的事是把精力放在研究公鸡、母鸡和鸭的变种上，而研究兰花这个课题，看起来有些不务正业。”
不过，有一点我们需要特别指出：达尔文一直到生命的尽头，对于兰花的热爱依旧有增无减。在达尔文去世前的第九天，也就是1882年4月10日，他曾经给托德教授写过一封信。这封最后的信件谈及的就是兰花研究一事。他是这样写的：“您寄来的那本关于兰花的著作，我已经拜读过了。书中提到的一些兰花品种我很有兴趣。现在我想麻烦您一件事情：如果方便的话，请用盒子给我邮寄一些您书里面提及的兰花种子。我想亲自培育它们，观察花朵的生长情况，并专门针对花朵做一些实验。”
事实上，达尔文之所以钟爱兰花研究工作，不仅因为兰花构造美丽、奇异，而且还有更重要的原因——在证明自然选择能够影响生物的细小器官时，兰花是一个很有利的事实证据。
对于如何出版《兰花》一书，达尔文有些犹豫不决。最初的时候，他想到以论文的形式在《林纲学会会报》上发表，之后，他改变了主意，他把书稿又交给了穆瑞，并提出跟他一起承担书本出版后可能存在亏损。在他看来，一定量的购买人群是存在的，但是购买者的数量不会太多。不过，穆瑞对达尔文很有信心，他提出自己一力承担所有亏损风险。
1862年，该书的第一版《兰花借助昆虫传粉的各种器官》出版。总体来说，这本书在读者中的反响不错。当然，敌对之词也出现过。在《雅典神殿》杂志上，出现了一篇很外行的评论，评论者的语气充满轻视，他怀着讽刺的怜悯之情对达尔文进行一番“好心”的劝说。然而，许多植物学家对这本书的评价不错，他们认为书本写得很成功。达尔文一向为人谦逊，得知有人称他为植物学家时，他很是惊讶。
大致说来，在六十年代，达尔文从事植物学著作的创作时，心情还是相当愉快的。由于达尔文的病症不断复发，致使他不得不停止繁重的课题研究。由于身体状况的限制，一旦他写作速度过快，就会疲惫不堪。所以当时，他把现实活物的研究当成一种放松的方式。他一直认为：对于博物学而言，如果只埋头研究而不将成果付诸于文字，那么这门学科就会变得无趣。在植物学上，达尔文除了研究兰花以外，还将某些植物花朵的二形性和一些攀缘植物作为重点研究对象。
1861年秋，达尔文完成了有关樱草二形性的著作，接着，他在《林纳学会会报》上发表了一篇专门研究报春花的论文。达尔文相当重视这篇论文，他甚至打算亲自前往伦敦林纳学会就这一问题做个报告。
另外，达尔文对千屈菜这种植物产生了浓厚的兴趣。千屈菜的花朵很特别，这些花朵的雄花和雌花各有三种不同的形态。达尔文把这些花的花粉逐一相互杂交，完成十八种可能出现的组合方式后，达尔文高兴极了，就算说他高兴得有些发疯也不过分。因为通过这次实验，他发现：一些事实——两个品种的花所变现出的花朵性状不一样，可以有力地反击物种不变论。
达尔文把有关千屈菜三形性的观察结果也发表在《林纳学会会报》上。后来达尔文将载于1863年的报春花，载于1864年的千屈菜，同那篇有关樱草的著作合在一起，于1877年发表了名为《同种植物上的花的不同形态》的论文。
那段时期，达尔文与一些植物学家和园艺爱好者频繁通信，除了我们经常提及的虎克、爱沙·葛雷，达尔文经常往来的植物学家还有季泽尔顿、达伊尔、边沁等人。其中，达尔文在写给虎克的信中表明：他早就把虎克看做“自己的读者”，并且对他提出的意见非常重视，这种重视程度远远高出了其他人。当时，虎克已经接替父亲当上了基由皇家植物园的园长。他对待达尔文一贯亲切、友好，不仅给达尔文提供许多植物学方面的资料，而且对达尔文从事的一切植物学实验和观察非常关心。爱沙·葛雷也是达尔文的忠实支持者，他曾多次大力赞扬达尔文的植物学著作。达尔文曾在对他这样写道：“在结尾处，您以最高的褒奖之辞来评价我。您和虎克对我的评价太高了，两位的赞扬让我心里惴惴不安，我生怕有一天自己会变得目空一切，令人作呕。”
《兰花》完成以后，达尔文就把《攀缘植物的运动和习性》的写作提上议事日程，这是一部有关植物学的长篇著作，里面涉及了一些很有意思的问题，探讨了缠绕植物产生非常合理的运动的原因。达尔文着手创作这部著作完全是受爱沙·葛雷的影响。1862年，达尔文阅读了爱沙·葛雷的一篇有关葫芦植物卷须盘绕的短论文以后，对文章谈及的内容产生极大兴趣。于是，爱沙·葛雷给他寄来了种子。达尔文将自己精心培养的攀缘植物放进书房，开始近距离观察这种植物的卷须，他惊奇而又欣喜的发现，这种植物最上面的两个叶子中间的那段茎在不断地、缓慢地旋绕。由此，达尔文得出一个结论：光线不会影响这种旋绕。不过，要想使这种植物盘丝缠绕，必须事先准备好一些支柱、棍子或树枝。他还发现，这些卷须很敏感，它们一旦接触过哪种东西，就会很快在这种支柱周围缠起来，然后逐渐变粗、变坚硬，在支柱上完全固定。
通过攀缘植物的运动的研究，在达尔文又为自然选择作用找到了一个很好的实证。这次的研究让达尔文进一步看到：自然选择不仅把愈来愈适宜的器官保留下来，连同适宜于植物生存的运动也一并保留，而且这些优点都具有遗传性。他兴奋对虎克写道：“这是一项崭新的工作，这项工作让我受益匪浅。经过这次的观察，我发现：相信物种的可变性是正确的，这一原则可以很好地指导研究工作。”
1863年秋到1864年春，达尔文的病情日益恶化。这段日子，他极度虚弱，所能从事的工作也只有观察攀缘植物。不过，他从这些观察中得到了很大的乐趣，他的情绪变得非常稳定。然而，他依然没有放弃自己多年以来的习惯：尽量广泛地搜集研究的对象。因此，为了得到各种不同类型的攀援植物，达尔文向许多地方订购种子。其中，也有许多种子来自于基由皇家植物园。因为需要研究卷须对附着硬物的敏感性，达尔文将一定重量的线绑在卷须上，以此来试探卷须的反应。另外，他发现攀缘植物能够向着有光的方向生长（也就是我们现在所说的趋光性），并且完成这中生长时，所消耗的有机物远远少于一般植物。
至此，达尔文把自己所研究的攀缘植物分成四类：
第一类正如我们在上文中提到的：植物借助旋绕运动而攀爬，并且这种运动可以改变方向——由原来的顺时针变为逆时针。在遇到止住以后，嫩枝就停止运动。不过，它会在支柱以外的地方继续旋绕将支柱缠绕起来。啤酒花就属于这种类型的植物。
第二类指的是在接触处受到刺激而发生变化的植物。这些植物一遇到接触点就会变弯，接着缠绕着支柱开始生长。这类植物又被达尔文划分成几个小类别：第一类产生反应的地方是叶柄；第二类产生反应的地方是叶子中间的叶脉。这些植物被称做叶子攀缘植物，它们用有感觉的地方缠住支柱，而且用以缠绕的地方通常会长得很粗，变得很结实，以免植物被风吹掉。另外，达尔文把依靠卷须产生反应的植物，也划归为第二类植物。因为这类植物的盘绕能力很强。
最后，他把利用钩和根部盘绕的植物分别划分为第三类和第四类。
