él es mejor conocido como el autor de principios de Geología, que popularizó los conceptos de James Hutton de uniformitarianism—la idea de que la Tierra fue formada por los mismos procesos todavía en operación hoy. Los principios de Geología también desafiaron las teorías popularizadas por Georges Cuvier, que eran las ideas más aceptadas y circuladas sobre geología en Inglaterra en ese momento., Sus contribuciones científicas incluyeron una explicación de los terremotos, la teoría de la construcción gradual de volcanes, y en la estratigrafía la división del período terciario en el Plioceno, Mioceno y Eoceno. También acuñó los nombres utilizados actualmente para las eras geológicas, Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. Él conjeturó incorrectamente que los icebergs pueden ser el énfasis detrás del transporte de erráticos glaciares, y que los depósitos limosos de loess podrían haberse asentado fuera de las aguas de inundación., Lyell, siguiendo las tradiciones deístas, favoreció una edad indefinidamente larga para la tierra, a pesar de la evidencia geológica que sugiere una edad antigua pero finita. Era un amigo cercano de Charles Darwin, y contribuyó significativamente al pensamiento de Darwin sobre los procesos involucrados en la evolución. Ayudó a organizar la publicación simultánea en 1858 de documentos de Darwin y Alfred Russel Wallace sobre la selección natural, a pesar de sus dudas religiosas personales sobre la teoría. Más tarde publicó evidencia de la geología del tiempo que el hombre había existido en la Tierra.