Charles Lyell è ricordato per aver diffuso la teoria dell'uniformismo. Questa teoria è nata dal precedente lavoro di James Hutton e sostenne che la storia geologica della Terra poteva essere meglio spiegata come una lunga serie di cambiamenti graduali. Questa idea era in netto contrasto con la dottrina dell'attuale catastrofismo, che sosteneva che le forme della terra erano state modellate da un numero limitato di eventi catastrofici in tempi storici.
Nel 1830 Charles Lyell pubblicò "Principles of Geology", che esponeva il principio secondo cui il passato è la chiave del presente e dipingeva le forze graduali che hanno modellato la Terra nel corso della storia registrata come operanti su un orizzonte temporale molto più lungo. Charles Darwin ha letto il libro subito dopo la sua pubblicazione durante il suo storico viaggio a bordo del Beagle ed è stato fortemente influenzato dalla teoria dell'autore.
L'uniformismo ha rovesciato le prime idee sul modo in cui la Terra si è formata sostenendo che eventi straordinari, come un'alluvione globale, erano superflui. L'adattamento di Lyell del lavoro di Hutton dimostrò che un insieme di processi lenti e uniformi aveva funzionato in tutto il mondo per un periodo di tempo molto più grande di quanto la scienza del 19 ° secolo avesse previsto. Da allora, l'uniformismo è stato modificato per consentire eventi improvvisi e drammatici come gli impatti di asteroidi, ma l'idea chiave dell'antica geologia che funziona allo stesso modo della geologia attuale è centrale per le scienze della Terra e la biologia.