嚴復熱烈地讚揚了達爾文的《物種探原》，說這部研究生物學的著作，其意義遠遠超出一般性的科學著作之上，在整個思想界都“一新耳目，更革思想”，發生極大的影響，使得西方各國的政治、教育和學術“一時斐變”。
嚴復主要是通過翻譯赫胥黎的《天演論》介紹達爾文的進化論思想。赫胥黎曾創造性地運用了比較解剖學和古生物學等方面的材料，宣傳和發展了達爾文的進化論，自稱是捍衛達爾文學說的一隻猛犬。赫胥黎這部著作除了能創造性地用通俗方式闡述達爾文的進化論思想外，特別強調人力的主動作用，糾正了斯賓塞的進化論中所宣揚的任天爲治的觀點，有利於激發人們爭取“自強保種”奮發圖強的精神。
嚴復認爲，根據達爾文的生物進化論，生物的起源開始於少數幾種簡單的生物。由於自然條件的變化與不同，少數幾種相同的簡單生物，逐漸產生生理的變異和區別，演變成爲各種複雜的類別。在這個過程中，通過物競天擇規律的作用，繁殖的世代越久遠，生物種類的區別就越懸殊。他說：“物競者，物爭自存也；天擇者，存其宜種也。”這是說生物在自然界進行生存競爭，種與種爭，羣與羣爭？優勝劣敗，其中最能適應自然界各種條件的強者，才能生存和繁殖，不能適應的就逐漸滅亡。這種經過自然淘汰使適者生存的物競天擇規律，適用於整個生物界，“動植如此，民人亦然”。
但他經常介紹斯賓塞的觀點以補赫胥黎的不足，接受和宣揚了社會達爾文主義。達爾文的進化論具有很深的哲學意義。首先，進化論用科學的事實論證了生物界的種和類不是孤立的，而是相互聯繫的，有機界包括人在內，不是不變的，而是向前發展的。因此在哲學領域內也就響起了舊形而上學的喪鐘，爲辯證法的世界觀開闢了道路。其次，進化論通過必然性與偶然性的內在聯繫，論述了自然界各種生物有其生存和發展的規律，都不是特殊的創造物，致命地打擊了自然科學中的唯心主義目的論，摧毀了上帝創造人類的宗教學說。
嚴復介紹進化論思想時，不僅認爲這種思想是適用於生物界的科學理論，而且認爲可以作爲一種世界觀，概括一切客觀事物的發展規律。在這方面，赫胥黎雖然也有類似的思想，如說：“小之極於肢行倒生，大之放乎日星天地，隱之則神思智識之所以聖狂，顯之則政俗文章之所以沿革，言其要道，皆可一言蔽之，日天演是已。”這也是說，進化的規律，可以普遍運用於自然界和社會現象。但赫胥黎在人類社會中強調先驗道德的作用，認爲“天良者，保羣之主”。由於先驗道德限制了個人利己的思想，社會的集體才能夠保持。“理平之極，治功獨用，而天行無權”，即社會愈進步，道德的作用就愈大，天演法則的作用就愈小。
嚴復則認爲人的合羣是由於維護個人的生存，社會道德是由於合羣的需要而產生的，並不是先驗的。天演法則在社會發展的任何階段都起同樣主要的作用。因此，他認爲赫胥黎不像斯賓塞那樣將天演法則在人類的社會現象中同樣貫徹始終，說“赫胥黎執其末以齊其本，此其言羣理所以不若斯賓塞之密也”。
嚴復結合赫胥黎和斯賓塞介紹了達爾文的進化論思想，按照當時中國社會和思想界的情況，特別強調了兩個基本觀點。
第一，宇宙是發展進化的，社會也是發展進化的。嚴復指出，中國自古以來在思想界佔統治地位的是“天不變，道亦不變”的形而上學世界觀。根據這種世界觀，在一切工作中要求“守舊不變，以古爲宗”，我們只要按照古代聖人遺留下來的教條和陳規，亦步亦趨，就可以萬事大吉，生存下去。然而按照發展進化的世界觀，一代勝過一代，現在比過去進步，將來又要比現在進步。如果要求生存和發展，就必須突破教條和陳規，順應進化的潮流，不斷有所創造、有所前進。如果因循守舊、停滯不前，就不能適應進化的趨勢，最終歸於淘汰。嚴復認爲，中西這個世界觀的不同，正是中國文化與西方文化相遇後，處處被動，以致中國處於危急存亡的根本原因。
他說：“嘗謂中西事理，其最不同而斷乎不可合者，莫大於中之人好古而忽今，西之人力今以勝古；中之人以一治一亂，一盛一衰爲天行人事之自然，西之人以日進無疆，既盛不可復衰，既治不可復亂，爲學術政化之極則。”自從嚴復介紹這種發展進化的世界觀以後，中國傳統的“好古而忽今”的形而上學世界觀遭到了致命的打擊，在中國哲學思想的發展上，具有重要的歷史意義。
嚴復在進化論的基礎上宣揚發展進化的世界觀，反對封建主義復古主義的形而上學，向中國人民敲起了危亡的警鐘，激發人民發憤圖強的意志，他所強調的是進化論中向前發展進化的辯證法因素。達爾文在建立他的生物進化論時，也是由於他發現植物和動物的種不是固定的，而是變化的，打破了過去物種永遠不變的形而上學思想的結果。
第二，在人類社會發展的過程中，優勝劣敗，適者生存，其中存在着激烈的鬥爭。嚴復說：“蓋生民之大要三，而強弱存亡莫不視此：一曰血氣體力之強，二曰聰明智慮之強，三曰德行仁義之強。是以西洋觀化言治之家，莫不以民力、民智、民德三者，斷民種之高下。未有三者備而民生不優，亦未有三者備而國威不奮者也。”這就是說，一個民族的優劣，是由民力、民智、民德三方面的高下爲標準的。三方面都比較高強的民族就是優秀的民族，在競爭中將取得勝利。但他同時又強調，這三者的高下並不是固定不變的，而是通過實際的運用可以不斷進步的。宇宙間妨礙生存的因素很多，人要求生存，就必須運用其才力心思與這些因素進行鬥爭。結果是民力、民智、民德三方面在競爭中運用得最多、進步得最快的民族就可以適應環境，求得生存，不然就日趨衰亡。
嚴復在強調進化論的這些基本觀點時也一再引用了斯賓塞的理論。斯賓塞是平衡論的創始者之一，認爲一切運動的開始或終結都趨向於平衡。一切有機體都在生存鬥爭中爭取與外部環境取得平衡，以求適應，其中只有適應力最好的最平衡的有機體得以生存和遺傳。在人類社會中適應力最好的種族就是優秀的種族，結果是優秀的種族得以生存，低劣的種族應該趨向衰亡。這完全是把科學的達爾文主義改變成社會達爾文主義的種族主義思想。但嚴復在介紹和發揮進化論的思想時，並不強調優秀民族先天地優於其他民族的種族主義思想，而是強調改造和發揚本民族的民力、民智、民德，以爭取自強保種、救亡圖存。他認爲，只要發揮主觀的能動性，“強立不反，出與力爭”，即使其他民族具有某些方面的優點，對我進行欺壓，“則彼之來，皆爲吾利，吾何畏也”。
嚴復介紹和發揮進化論思想的這一方面，在中國當時社會得到極大反響。自此以後，物競天擇的道理，自強保種的口號，在很長一段時期內成爲中國進步知識分子的口頭語。
三、“質力相推”的自然觀
嚴復十分重視學習西方自然科學理論對了解自然界變化規律的重要性。他說：“夫西學之最爲切實，而執其例可以御蕃變者，名數質力四者之學是已。”
嚴復在自然觀上，主要接受和介紹斯賓塞的學說。他像斯賓塞一樣，將西方當時各種自然科學的成就綜合起來，用進化論的觀點加以貫通起來。他說：“斯賓塞爾之天演界說曰：天演者，翕以聚質，闢以散力。方其用事也，物由純而之雜，由流而之凝，由渾而之畫，質力雜糅，相劑爲變者也。”這裡，所謂“翕以聚質”，即指質點由於相互的吸力，凝結成物體。所謂“闢以散力”，即指物體在凝結的過程中，發散能量，產生熱、光、聲和運動。“力既定質，而質亦範力”，指能量表現爲物質，物質亦表現爲能量，兩者相互的作用與變化，演變爲各種現象。如太陽系的開始階段爲星雲，星雲的質點在運動中相互吸引，凝結成太陽和行星。任何事物的演變，都是由單純到複雜，由流動到凝固，由混沌到分明。太陽系的演變如此，動植物由胚胎到成熟，人類社會由原始狀態到文明狀態，都是如此。
他認爲掌握了邏輯、數學、物理、化學，就能根據這些學科的規律解釋各種事物的變化。他又分別具體加以說明：“不爲數學、名學，則吾心不足以察不遁之理、必然之數也；不爲力學、質學，則不足以審因果之相生、功效之互待也。”這就是說，數學和邏輯是考察事物之間各種必然關係的方法論，物理、化學則研究物質之間作用變化的因果關係。將這四門學科綜合起來，也就可以解釋天文、地理的各種現象並構成天文學和地理學。他又說，邏輯和數學是虛的，但在天文、地理等全宇宙的現象中得到證實；物理、化學將物質的形態分別加以研究，在天文地理等全宇宙的現象中就可以綜合起來加以說明。將六門學科結合起來，自然界物質存在的悠久、種類的複雜、變化的多樣，都能得到解釋，然後可以運用這些知識，研究社會的治亂興衰。他認爲，“通天地人禽獸昆蟲草木以爲言，以求其會通之理，始於一氣，演成萬物”，即宇宙是由氣的運動變化，演變成自然界的各種現象和人類社會的各種形態，而進化發展的原則貫穿在整個過程和各種現象與形態中。
嚴復從進化論理論出發，肯定自然界天地萬物乃本身自然進化發展而成的，從而肯定客觀世界的物質性。他明確指出：“天地元始，造化真宰，萬物本體是已。”又說：“大宇之內，質力相推，非質無以見力，非力無以呈質。”
整個宇宙之內只是物質和它的運動（如化合、吸引、排斥力等），沒有物質就沒有運動，沒有運動也體現不出物質的存在。嚴復也曾借用中國古代“氣”的概念來說明世界物質統一性。但他對“氣”的概念，用近代自然科學作了補充解釋和改造。他把“氣”與“以太”聯繫起來，認爲“中國所謂氣者，非迷濛騰吹、塊然太虛之謂”，而是指“如熱、如電、如物質愛拒、如知覺運動、如動物勁積（指總能量）”等。所以，他認爲“氣”是“與理質二者鼎力對待”者。這裡，他對“氣”的解釋，已與古代樸素唯物主義有了極大的區別，表現出鮮明的機械唯物主義的特點。
嚴復根據唯物主義自然觀，認爲宇宙間各類事物的發展進化，都遵守各自的“名理公例”，既不能違背因果律，也不能有任何奇蹟。宗教有神論肯定宇宙和人都是上帝創造的。根據科學的自然觀，特別是達爾文揭示人類只是宇宙發展到某一階段所產生的，這種認爲上帝“摶土”爲人的宗教學說“必不可信”，已成定論。