Charles Lyell jest pamiętany za popularyzowanie teorii uniformitaryzmu. Teoria wyrosła z wcześniejszego dzieła Jamesa Huttona i utrzymywała, że geologiczną historię Ziemi najlepiej można wytłumaczyć jako długą serię stopniowych zmian. Ta koncepcja stała w jaskrawym kontraście z ówczesną doktryną katastrofizmu, która głosiła, że ziemskie ukształtowanie terenu zostało ukształtowane przez ograniczoną liczbę katastroficznych wydarzeń w czasach historycznych.
W 1830 Charles Lyell opublikował "Principles of Geology", które określiło zasadę, że przeszłość jest kluczem do teraźniejszości i przedstawia stopniowe siły, które ukształtowały Ziemię w całej zarejestrowanej historii jako działającej w znacznie dłuższym czasie. Charles Darwin przeczytał książkę zaraz po jej publikacji podczas swojej historycznej podróży na pokładzie Beagle i był pod silnym wpływem teorii autora.
Uniformitaryzm obalił wcześniejsze wyobrażenia o sposobie uformowania Ziemi, argumentując, że nadzwyczajne wydarzenia, takie jak globalna powódź, były zbyteczne. Adaptacja Hutton przez Lyella doprowadziła do wniosku, że zespół powolnych, jednolitych procesów działał na całym świecie w czasie, który przewidywał znacznie więcej, niż XIX-wieczna nauka. Od tego czasu uniformitaryzm został zmodyfikowany w celu umożliwienia nagłych, dramatycznych zdarzeń, takich jak uderzenia asteroidów, ale kluczowa idea dotycząca starożytnej geologii działającej w taki sam sposób jak obecna geologia ma kluczowe znaczenie dla nauk o Ziemi i biologii.
