在开始他的实验之前，孟德尔花了两年时间准备他的对照样本，七种豌豆，以确保它们能真实遗传。然后，在两名全职助手的帮助下，他反复地从三万株豌豆植株中培育和杂交杂种。这是一项精细的工作，要求他们极其小心地避免意外的异花授粉，并记录下种子、豆荚、叶子、茎和花在生长和外观上的每一个细微变化。孟德尔知道自己在做什么。
他从未使用过“基因”（gene）这个词——直到1913年，在一本英国医学词典中才被创造出来——尽管他确实发明了“显性”（dominant）和“隐性”（recessive）这两个术语。他确立的是，每粒种子都包含两个“因子”（factors）或“元素”（elemente），正如他所称的那样——一个显性因子和一个隐性因子——而这些因子结合在一起时，会产生可预测的遗传模式。
他将结果转化为精确的数学公式。孟德尔总共花了八年时间进行这些实验，然后用类似的花卉、玉米和其他植物的实验证实了他的结果。如果说有什么不同的话，那就是孟德尔的方法过于科学了，因为当他在1865年2月和3月的布尔诺自然历史学会会议上展示他的发现时，大约四十名听众礼貌地听着，但显然无动于衷，尽管植物育种对许多成员来说是一个具有重大实际意义的问题。
孟德尔的报告发表后，他急切地寄了一份给伟大的瑞士植物学家卡尔-威廉·冯·内格里，后者的支持对于该理论的前景至关重要。不幸的是，内格里未能认识到孟德尔发现的重要性。他建议孟德尔尝试培育山柳菊。孟德尔顺从地照做了，但很快意识到山柳菊不具备研究遗传性所需的任何特征。他清楚地意识到内格里没有仔细阅读论文，甚至可能根本没读。沮丧的孟德尔退出了遗传性研究，余生致力于种植出色的蔬菜，并研究蜜蜂、老鼠和太阳黑子等诸多事物。最终他被任命为修道院院长。
孟德尔的发现并非像有时所说的那样被广泛忽视。他的研究在《大英百科全书》中获得了一个热情洋溢的条目——当时它比现在更具科学思想的领先记录地位——并在德国人威廉·奥尔伯斯·福克的一篇重要论文中被反复引用。事实上，正是因为孟德尔的思想从未完全沉没在科学思想的水线以下，所以当世界准备好接受它们时，它们才如此容易地被重新发现。
达尔文和孟德尔在没有意识到的情况下，共同为二十世纪所有生命科学奠定了基础。达尔文看到所有生物都是相互联系的，它们最终“追溯其祖先到一个单一的共同来源”，而孟德尔的工作提供了机制来解释这如何可能发生。这两个人本可以轻易地互相帮助。孟德尔拥有一本德文版的《物种起源》，已知他读过这本书，所以他必定意识到他的工作对达尔文的适用性，但他似乎没有做出任何努力去联系。而达尔文方面，已知他研究过福克那篇有影响力的论文，其中反复提到了孟德尔的工作，但他没有将它们与自己的研究联系起来。
每个人都认为达尔文的论证中包含的一点——即人类是猿类的后代——根本没有出现，除了一个顺带的提及。即便如此，要看出达尔文理论对人类发展的影响并不需要太大的想象力飞跃，这立刻成为了一个话题。
摊牌发生在1860年6月30日星期六，在牛津举行的英国科学促进协会的一次会议上。赫胥黎是被《自然创造史遗迹》的作者罗伯特·钱伯斯敦促参加的，尽管他仍然不知道钱伯斯与那本有争议的书的关系。达尔文，一如既往地缺席了。会议在牛津动物学博物馆举行。超过一千人挤满了会场；还有数百人被拒之门外。人们知道将有大事发生，尽管他们首先必须等待一位来自纽约大学、名叫约翰·威廉·德雷珀的令人昏昏欲睡的演讲者，勇敢地花了两个小时就“参照达尔文先生的观点思考欧洲的智力发展”发表了开场白。
终于，牛津主教塞缪尔·威尔伯福斯起身发言。威尔伯福斯前一天晚上曾接待过狂热的反达尔文主义者理查德·欧文作为客人，因此普遍认为他受到了欧文的指点。几乎所有以骚乱告终的事件都一样，关于究竟发生了什么，说法差异很大。在最流行的版本中，威尔伯福斯发言渐入佳境时，带着一丝冷笑转向赫胥黎，质问他声称与猿猴有亲缘关系是通过祖母还是祖父。这句话无疑是想开个玩笑，但听起来却像是一场冰冷的挑战。根据赫胥黎自己的说法，他转向邻座低语道：“主已将他交在我手中了，”然后带着某种得意站起身来。
然而，其他人则回忆起一个因愤怒和愤慨而颤抖的赫胥黎。无论如何，赫胥黎宣称，他宁愿声称与猿猴有亲缘关系，也不愿与一个利用自己的显赫地位在一个本应是严肃科学论坛的地方宣扬无知废话的人有亲缘关系。这样的反驳是可耻的放肆，也是对威尔伯福斯职位的侮辱，会议立刻陷入一片混乱。一位布鲁斯特夫人晕倒了。二十五年前达尔文在“小猎犬号”上的同伴罗伯特·菲茨罗伊，手持一本圣经在会场里徘徊，高喊着：“圣经，圣经。”（他当时正在会议上以新成立的气象部负责人的身份就风暴问题发表演讲。）有趣的是，双方事后都声称击溃了对方。
达尔文最终确实在1871年的《人类的由来》中明确表达了他认为我们与猿类有亲缘关系的观点。这个结论很大胆，因为化石记录中没有任何东西支持这种说法。当时唯一已知的早期人类遗骸是著名的德国尼安德特人骨骼和一些不确定的下颌骨碎片，许多受人尊敬的权威人士甚至拒绝相信它们的古老性。《人类的由来》总的来说是一本更具争议的书，但到它出版时，世界已经变得不那么激动，它的论点引起的轰动也小得多。
然而，在大多数情况下，达尔文将他的暮年时光用于其他项目，其中大部分只与自然选择问题略有涉及。他花了惊人的长时间仔细检查鸟粪，审视其中的内容，试图理解种子是如何在大陆之间传播的，并花了更多年研究蚯蚓的行为。他的一个实验是给它们弹钢琴，不是为了娱乐它们，而是为了研究声音和振动对它们的影响。他是第一个意识到蚯蚓对土壤肥力至关重要的人。“很难说是否有许多其他动物在世界历史上扮演过如此重要的角色，”他在关于这个主题的杰作《蚯蚓活动对植物腐殖土形成的作用》（1881年）中写道，这本书实际上比《物种起源》更受欢迎。他的其他著作包括《英国和外国兰花通过昆虫受精的各种机制》（1862年）、《人类和动物的情感表达》（1872年），这本书在出版第一天就售出了近5300册、《植物界异花授粉和自花授粉的效果》（1876年）——这个主题出人意料地接近孟德尔自己的工作，却没有达到同样深刻的见解——以及他的最后一本书《植物的运动力》。最后，但并非最不重要的是，他投入了大量精力研究近亲繁殖的后果——这对他来说是一个私人感兴趣的问题。由于娶了自己的表妹，达尔文郁闷地怀疑他子女中的某些身体和精神上的弱点源于他家族谱系中缺乏多样性。
达尔文在世时常受嘉奖，但从未因《物种起源》或《人类的由来》而获奖。当皇家学会授予他著名的科普利奖章时，是表彰他在地质学、动物学和植物学方面的成就，而非进化论理论，林奈学会同样乐于嘉奖达尔文，却并未接受他激进的观念。他从未被封为爵士，尽管他被安葬在威斯敏斯特教堂——紧邻牛顿。他于1882年4月在唐村去世。孟德尔两年后去世。
达尔文的理论直到20世纪30年代和40年代才真正获得广泛接受，这得益于一种经过改进的理论的提出，该理论带着某种傲慢被称为“现代综合论”，它将达尔文的思想与孟德尔及其他人的思想结合起来。对于孟德尔来说，赞赏也是在他去世之后才到来的，尽管来得稍早一些。1900年，三位分别在欧洲工作的科学家几乎同时重新发现了孟德尔的工作。只是因为其中一位，名叫胡戈·德弗里斯的荷兰人，似乎准备将孟德尔的见解据为己有，一位竞争对手才大声明确地指出，功劳实际上属于那位被遗忘的修士。