Это один из самых красивых залов музея, построенный в 1959 году к юбилею Ч. Дарвина и его знаменитой книги «Происхождение видов». Он оформлен в классическом художественном стиле, характерном для середины ХХ века. Это первая в России экспозиция по дарвинизму, удачно сочетающая принципы научности и наглядности. Она раскрывает основные положения эволюционного учения выдающегося английского учёного-естествоиспытателя Чарльза Дарвина, который впервые объяснил причины изменяемости и многообразия видов, целесообразности и гармонии в природе, доказал необратимость развития природы. Его идеи выдержали проверку временем и легли в основу современной теории эволюции.
Экспозиция начинается с характеристики исторических условий, в которых создавалась эволюционная теория, и кратких биографических сведений о Ч. Дарвине. В зале представлены портреты выдающихся эволюционистов, карта кругосветного путешествия на корабле «Бигль», которое сыграло решающую роль в развитии взглядов Дарвина, а также оригинал первого русского издания книги «Происхождение видов путём естественного отбора…» (1864) с изложением основ его теории.
В разделе «Изменчивость» показаны причины и две основные формы изменчивости. Индивидуальная или мутационная изменчивость — основной поставщик исходного материала для эволюции. Различные проявления массовой или средовой изменчивости (экологическая, географическая, возрастная, сезонная) являются результатом эволюции и способствуют лучшему выживанию организмов в различных условиях.
Раздел «Искусственный отбор» знакомит с исходными дикими видами и выведенными от них человеком разнообразными породами кур, голубей, норок; сортами моркови, крыжовника, роз.
Механизм естественного отбора, основанного на вымирании менее приспособленных к среде организмов, показан на примере «индустриального меланизма» у бабочки берёзовой пяденицы в Англии. Результатом естественного отбора является возникновение приспособлений у животных и растений, способствующих выживанию и успешному размножению: покровительственной или предупреждающей окраски, специфической формы тела, демонстративного или маскирующего поведения, огромной плодовитости или заботы о потомстве и тому подобного.
Важной составной частью естественного отбора является борьба за существование, которая включает в себя взаимодействие организма со средой, а также межвидовые и внутривидовые взаимоотношения. Сложность взаимоотношений между организмом и окружающей средой раскрывают диорамы «Птичий базар», «Смешанный лес», «Песчаная пустыня».