Charles Lyell ist bekannt für seine Popularisierung der Uniformitarismus-Theorie. Diese Theorie entstand aus der früheren Arbeit von James Hutton und vertrat die Ansicht, dass die geologische Geschichte der Erde am besten als eine lange Reihe allmählicher Veränderungen erklärt werden kann. Diese Vorstellung stand in krassem Gegensatz zur damals aktuellen Doktrin des Katastrophenismus, die behauptete, dass die Landformen der Erde in historischen Zeiten durch eine begrenzte Anzahl von katastrophalen Ereignissen geformt worden waren.
Im Jahr 1830 veröffentlichte Charles Lyell "Principles of Geology", in dem das Prinzip dargelegt wurde, dass die Vergangenheit der Schlüssel zur Gegenwart ist, und die allmählichen Kräfte, die die Erde während der gesamten aufgezeichneten Geschichte geformt haben, als über einen viel längeren Zeitraum wirksam gemacht haben. Charles Darwin las das Buch unmittelbar nach seiner Veröffentlichung während seiner historischen Reise an Bord der Beagle und wurde stark von der Theorie des Autors beeinflusst.
Der Uniformitarismus kippte frühere Vorstellungen über die Entstehung der Erde, indem er argumentierte, dass außergewöhnliche Ereignisse wie eine globale Flut überflüssig seien. Lyells Adaption von Huttons Arbeit machte geltend, dass eine Reihe langsamer, gleichförmiger Prozesse auf der ganzen Welt über einen weit längeren Zeitraum abgearbeitet hatte, als die Wissenschaft des 19. Jahrhunderts erwartet hatte. Der Uniformitarismus wurde seitdem modifiziert, um plötzliche, dramatische Ereignisse wie Asteroideneinschläge zu berücksichtigen, aber die Schlüsselidee der alten Geologie, die genauso funktioniert wie die heutige Geologie, ist für die Geowissenschaften und die Biologie von zentraler Bedeutung.
