Den fjerde periode i udviklingen af biogeografi er kendetegnet ved, at principperne om aktualisme og historicisme fremsat af J. Lamarck og godkendt af C. Lael blev udgangspunktet for den næste forklaring af den organiske verdens evolutionsteori af Engelsk videnskabsmand C. Darwin . I 1859 udkom værket " The Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favored Breeds in the Struggle for Life" , hvori han beviser, at planter og dyr er foranderlige: de arter, der nu eksisterer, nedstammer fra de foregående gennem påvirkning af tre indbyrdes forbundne faktorer: variabilitet, naturlig selektion og arv. For sådanne udtalelser tog han meget fra sin rejse rundt i verden ( 1831 - 1836 ). Darwin indsamlede en enorm mængde materiale om flora og fauna , samlinger af ukendte fossile dyr, sten og mineraler.
Videnskabsmanden beviste, at arternes oprindelse og udryddelse er naturlige processer, der opstod ved naturlig selektion. Essensen af denne proces er overlevelsen af arter, der er bedst tilpasset levevilkårene. Eksistensen af en art i rum og tid er uendelig. Forsvinden af en art er karakteristisk først for en del, og derefter for hele udbredelsen .
Biocenologiens fødsel falder på denne periode. K. Möbius , der studerede indflydelsen af abiotiske og biotiske faktorer på marine organismer, primært østers, foreslog udtrykket biocenose ( 1877 ). A. Remane udforskede Centraleuropa , Kaukasus og Sydafrika . I. Pachossky formulerede fytosociologiens principper og opgaver ( 1891 ), og bearbejdede til sidst begreberne om artens bioøkologiske potentiale og dens evne til at sprede sig og efterfølgende evolution.
De evolutionære og økologiske tilgange til analyse af vegetation bruges af den russiske biograf A. Beketov i hans værk "Phytogeographical Sketch of European Russia" ( 1884 ) og " Geography of Plants" ( 1896 ). V. Dokuchaev udviklede A. Humboldts ideer om jordens plante-klimatiske zoner , påvirkede dannelsen af fyto- og zoogeografi som geografiske discipliner, oftest forbundet med jordbundsvidenskab.
Således er den 4. periode i historien om udviklingen af biogeografi karakteriseret ved en betydelig indflydelse af Charles Darwins evolutionære lære, hvilket førte til den aktive udvikling af historiske, økologiske, regionale, bicenotiske og oceanologiske retninger.