Il est surtout connu comme l’auteur de Principles of Geology, qui a popularisé les concepts D’uniformitarisme de James Hutton—l’idée que la Terre a été façonnée par les mêmes processus encore en vigueur aujourd’hui. Les principes de la géologie ont également contesté les théories popularisées par Georges Cuvier, qui étaient les idées les plus acceptées et les plus diffusées sur la géologie en Angleterre à l’époque., Ses contributions scientifiques comprenaient une explication des tremblements de terre, la théorie de la « construction progressive » des volcans et, en stratigraphie, la division de la période tertiaire en Pliocène, Miocène et Éocène. Il a également inventé les noms actuellement utilisés pour les époques géologiques, Paléozoïque, Mésozoïque et Cénozoïque. Il a conjecturé à tort que les icebergs pourraient être l « accent derrière le transport des erratiques glaciaires, et que les dépôts de lœss limoneux pourraient s » être installés hors des eaux de crue., Lyell, suivant les traditions déistes, a favorisé un âge indéfiniment long pour la terre, malgré des preuves géologiques suggérant un âge ancien mais fini. Il était un ami proche de Charles Darwin et a contribué de manière significative à la réflexion de Darwin sur les processus impliqués dans l’évolution. Il a aidé à organiser la publication simultanée en 1858 d’articles de Darwin et Alfred Russel Wallace sur la sélection naturelle, malgré ses scrupules religieux personnels à l’égard de la théorie. Il a ensuite publié des preuves de Géologie de l’époque où l’homme avait existé sur Terre.