与此同时，地球缓慢进化的思想在莱伊尔的学术思想中也逐渐孕育成长。莱伊尔的成长，正反映出地质渐进论的形成。
19世纪20年代，莱伊尔满怀对地质科学的深厚感情离开了牛津大学。
但在父亲的压力下，他不得不到伦敦从事法律研究工作。
1821年，莱伊尔得知当时地质权威詹姆逊教授要在爱丁堡讲授地质学课程的消息。为了进一步掌握地质理论，他毅然决定去爱丁堡听课。
1828—1829年间，莱伊尔的学术思想非常活跃，他认为郝屯的火成论对解释许多地质现象，特别是火山活动、火山作用以及火成岩的生成问题是比较正确的，同时又受到拉马克思想的影响和启发，在他思想上孕育着地球历史是渐进的概念。在这时，他与苏格兰地质学家莫奇逊（1792—1871年）合作发表了一篇《以法国中部火山岩说明河谷的冲蚀现象》的论文，文中的论点是水成作用与火成作用相结合，并明确提出了自然变化的渐进作用。文章发表后，遭到他的老师——水成论的维护者巴克兰教授以及许多权威地质学家的反对和攻击。这对刚刚形成独立论点的莱伊尔来说，确实承受了沉重的压力。但他的地质渐进观点已初步形成，他尊重科学事实，敢于坚持真理的精神，博得了当时许多进步学者的同情与支持。
莱伊尔在长期野外考察掌握了大量资料的基础上，明确提出：说明过去的地质现象应在现在的自然现象中寻找，并建立了过去和现在的地质作用的同一性的概念，从而奠定了莱伊尔渐进论思想的基本论点。
同时，莱伊尔还进一步提出了地质的外力因素：风、雨、河流、海浪、潮汐、冰川、火山和地震等，经过漫长的地质历史，不断侵蚀、搬运以及沉积作用，改变着地表结构和地壳构造，从而论证了这种地质作用是缓慢的。
他根据遍布欧洲的第三系与现代沉积相对比，提出：古今的这种“微弱”的地质作用是均一的，因而推断出过去的地质过程同样也是缓慢的。
莱伊尔的这种论点，同当时盛行的居维叶的灾变论针锋相对，从而揭开了地质学发展史上的又一场大论战——灾变论与渐进论的论战。
论战的焦点主要集中在：地壳及其生命的成因起源与变化是突然瞬间发生的，还是逐渐、连续、缓慢地发生的。莱伊尔在论战中充分地论述了自己的渐进观点，指出灾变论由于过低估计了过去时间的长度，结果把毫无关系的事件扯到一起，好像它们是同时存在似的。他说，居维叶把几百万年，误认为几千年，导致了对地球的年龄和历史做出荒唐的结论；同时指出灾变者过于夸大了各种作用的力量及其猛烈程度，因而在追溯原因时，就虚构出“超自然”神的存在。
论战中，莱伊尔广泛而系统地论证了渐进论的核心——“将今论古”的现实主义理论和方法，并概括成为一句名言：“现在是了解过去的一把钥匙。”
莱伊尔以渐进论有力地驳斥了居维叶关于地球历史多次灾变的陈腐论调。地质学经过对灾变论的批判，抹去了居维叶给地球发展史涂上的神秘色彩，把地质学引向了进化、科学的发展道路。正像恩格斯在《自然辩证法》
一书中指出的：“只有莱伊尔才第一次把理性带进地质学中，因为他以地球的缓慢的变化这样一种渐进作用，代替了由于造物主的一时兴发所引起的突然革命。”
划时代的名着——《地质学原理》
莱伊尔经历了十年的艰苦努力，足迹遍及欧洲各地，掌握了大量而丰富的第一手地质资料。在综合汲取19世纪以前不同时期各自然科学家之所长的基础上，形成了一个严整的、新的地质学理论——渐进论。为了总结自己的学习、工作经验，并有理有据地驳斥灾变论者的各种虚构和推测，他产生了编写《地质学原理》的愿望，并立即动手工作。
1828—1829年间，莱伊尔制订了编写《地质学原理》的计划。为了充实写作计划，他又到法国的奥沃尼、意大利的罗马、西西里一带进行地质考察，取得大量资料。这些资料使莱伊尔认识到自然作用是地表变化的主要原因。
他认为现在活动的一些起地质营力风力、河流、海流、潮汐、火山、地震等等，加上地球内部的运动，都是改变地球外貌和促使地质作用发展的动力。
这就是莱伊尔进化论思想的基础，也是他提出现实主义的原则的基础。
1829年，莱伊尔完成了《地质学原理》第一卷的编写工作，1830年付印出版。第一卷共分两篇：第一篇有14章，主要论述地质学研究的内容、地质学发展简史、地质现象的自然法则等。其中关于地质学发展史就占3章篇幅，在这一部分，莱伊尔比较详细地、系统地阐述了古代地质知识的积累、发展和地质进化论思想的形成与发展。
第二篇共分11章，主要是论述无机界中现时正在进行的各种变化。莱伊尔把地质现象归因于一般自然过程中水和火的作用，认为地球表面是屡经变化的，这种变化一直在缓慢而不停息地进行着。书中对岩石的剥蚀、搬运、堆积等作用都做了比较系统的阐述，并特别精辟地分析了欧洲和北美洲北部的许多与当地地质结构完全不同的大量巨型漂砾，其成因与地理分布是水成论和火成论都无法解释的课题。只能把各种现存作用力综合起来加以考虑，才能比较确切地解释这个地质现象。同时，他还指出，与漂砾相联系的泥沙沉积层的原理形状和特点，也是综合各种作用力，主要是“沉积作用和剥蚀作用”的结果。这样，不仅比较容易理解沧桑变化的地质事实，同时也有力地驳斥了不同地层都是由于突然的灾变所形成的错误理论。
1832—1833年，莱伊尔的《地质学原理》第二卷和第三卷相继问世。其主要内容是论述了无机界和有机界正在进行着的各种地质变化。
第二卷分为两篇：第二篇（续）共包括八章，主要论述了火山和地震的成因及其影响。第三篇共16章，内容是关于有机界现时正在进行的变迁。其中有拉马克的物种变异论、物种性质及达尔文的自然选择说，有物种的地理分布与移徙、人类的起源与地理的分布，特别是论述了关于珊瑚的形成理论。
这些丰富的内容反映了19世纪进化论地质学派的先进思潮。
不懈进取
1845年，莱伊尔的《北美旅行记》分两卷册出版。这本书生动地描述了北美地质考察的过程和内容，成为研究北美地质的重要文献。
这一年，莱伊尔又带着新的课题第二次去美国考察。他首先观察研究了宾夕法尼亚煤田地层，然后沿密西西比河考察了两岸地质，对三角洲、冲积平原的成因、发展做了详细观察与研究，重新审核了密西西比河排入墨西哥湾的水量，提出了沉积物质的重量和堆积的数据等问题。
1846年回国后，莱伊尔在美国科学协会做了这次考察的专题报告，受到热烈的称赞。
1859年，莱伊尔去荷兰和法国巴黎考察。在荷兰，他研究了荷兰的海水内侵问题，观察了被海侵淹没了的村庄，他还参观了抽干哈勒姆湖的工程。
同年，莱伊尔参加了英国科学协会地质学组会议。会上，他对达尔文已脱稿的巨着《物种起源》给予高度评价和热情的宣传，指出：“在我看来，根据他的研究和推理，对于同生物的亲缘关系、地理分布和地质连续有关的多种现象已经提供了清楚的解释，没有其他假说能够加以解释，或曾试图加以解释。”莱伊尔以自己在学术界的声誉和地位，为达尔文《物种起源》一书的出版消除了某些障碍和阻力。
次年，莱伊尔去牛津参加了英国科学协会会议。同年再去德国考察，开始搜集和整理有关人类的起源与演化的资料，并致力于这个问题的研究。