Charles Lyell este amintit pentru popularizarea teoriei uniformitarismului. Această teorie a ieșit din lucrarea anterioară a lui James Hutton și a susținut că istoria geologică a Pământului ar putea fi cel mai bine explicată ca o lungă serie de schimbări treptate. Această noțiune stătea în contrast puternic cu doctrina actuală a catastrofismului, care susținea că formele de relief ale Pământului au fost modelate de un număr limitat de evenimente catastrofale în vremurile istorice.
În 1830, Charles Lyell a publicat "Principiile geologiei", care a stabilit principiul conform căruia trecutul este esențial pentru prezent și a reprezentat forțele treptate care au modelat Pământul pe parcursul întregii istorii înregistrate ca operând pe o perioadă mult mai lungă de timp. Charles Darwin a citit cartea imediat după publicarea sa în timpul călătoriei sale istorice la bordul Beagle și a fost puternic influențată de teoria autorului.Uniformitarismul a răsturnat ideile anterioare despre modul în care a fost format Pământul, argumentând că evenimente extraordinare, cum ar fi un inundații globale, erau inutile. Adaptarea lui Lyell la lucrarea lui Hutton a făcut ca un set de procese lente și uniforme să fi funcționat în întreaga lume într-o perioadă mult mai mare decât era anticipată de știința secolului al XIX-lea. Uniformitarismul a fost modificat de atunci pentru a permite evenimente bruște și dramatice, cum ar fi impactul asteroizilor, însă ideea cheie despre geologia antică care funcționează în același mod ca geologia actuală este esențială pentru științele și biologia Pământului.
