Charles Lyell é lembrado por popularizar a teoria do uniformitarismo. Essa teoria surgiu do trabalho anterior de James Hutton e sustentou que a história geológica da Terra poderia ser melhor explicada como uma longa série de mudanças graduais. Essa noção contrastava fortemente com a doutrina do catastrofismo então atual, que afirmava que as formas de relevo da Terra haviam sido moldadas por um número limitado de eventos catastróficos em tempos históricos.
Em 1830, Charles Lyell publicou "Princípios de Geologia", que expôs o princípio de que o passado é a chave para o presente e descreveu as forças graduais que moldaram a Terra ao longo da história registrada como tendo operado em uma escala de tempo muito mais longa. Charles Darwin leu o livro imediatamente após sua publicação durante sua viagem histórica a bordo do Beagle e foi fortemente influenciado pela teoria do autor.
O uniformitarianismo derrubou ideias anteriores sobre a forma como a Terra foi formada, argumentando que eventos extraordinários, como um dilúvio global, eram supérfluos. A adaptação de Lyell do trabalho de Hutton mostrou que um conjunto de processos lentos e uniformes operou em todo o mundo por um período de tempo muito maior do que a ciência do século 19 havia previsto. Desde então, o uniformitarismo foi modificado para permitir eventos súbitos e dramáticos, como impactos de asteróides, mas a ideia principal sobre a geologia antiga operando da mesma maneira que a geologia atual é central para as ciências da Terra e a biologia.
