严复热烈地赞扬了达尔文的《物种探原》，说这部研究生物学的著作，其意义远远超出一般性的科学著作之上，在整个思想界都“一新耳目，更革思想”，发生极大的影响，使得西方各国的政治、教育和学术“一时斐变”。
严复主要是通过翻译赫胥黎的《天演论》介绍达尔文的进化论思想。赫胥黎曾创造性地运用了比较解剖学和古生物学等方面的材料，宣传和发展了达尔文的进化论，自称是捍卫达尔文学说的一只猛犬。赫胥黎这部著作除了能创造性地用通俗方式阐述达尔文的进化论思想外，特别强调人力的主动作用，纠正了斯宾塞的进化论中所宣扬的任天为治的观点，有利于激发人们争取“自强保种”奋发图强的精神。
严复认为，根据达尔文的生物进化论，生物的起源开始于少数几种简单的生物。由于自然条件的变化与不同，少数几种相同的简单生物，逐渐产生生理的变异和区别，演变成为各种复杂的类别。在这个过程中，通过物竞天择规律的作用，繁殖的世代越久远，生物种类的区别就越悬殊。他说：“物竞者，物争自存也；天择者，存其宜种也。”这是说生物在自然界进行生存竞争，种与种争，群与群争？优胜劣败，其中最能适应自然界各种条件的强者，才能生存和繁殖，不能适应的就逐渐灭亡。这种经过自然淘汰使适者生存的物竞天择规律，适用于整个生物界，“动植如此，民人亦然”。
但他经常介绍斯宾塞的观点以补赫胥黎的不足，接受和宣扬了社会达尔文主义。达尔文的进化论具有很深的哲学意义。首先，进化论用科学的事实论证了生物界的种和类不是孤立的，而是相互联系的，有机界包括人在内，不是不变的，而是向前发展的。因此在哲学领域内也就响起了旧形而上学的丧钟，为辩证法的世界观开辟了道路。其次，进化论通过必然性与偶然性的内在联系，论述了自然界各种生物有其生存和发展的规律，都不是特殊的创造物，致命地打击了自然科学中的唯心主义目的论，摧毁了上帝创造人类的宗教学说。
严复介绍进化论思想时，不仅认为这种思想是适用于生物界的科学理论，而且认为可以作为一种世界观，概括一切客观事物的发展规律。在这方面，赫胥黎虽然也有类似的思想，如说：“小之极于肢行倒生，大之放乎日星天地，隐之则神思智识之所以圣狂，显之则政俗文章之所以沿革，言其要道，皆可一言蔽之，日天演是已。”这也是说，进化的规律，可以普遍运用于自然界和社会现象。但赫胥黎在人类社会中强调先验道德的作用，认为“天良者，保群之主”。由于先验道德限制了个人利己的思想，社会的集体才能够保持。“理平之极，治功独用，而天行无权”，即社会愈进步，道德的作用就愈大，天演法则的作用就愈小。
严复则认为人的合群是由于维护个人的生存，社会道德是由于合群的需要而产生的，并不是先验的。天演法则在社会发展的任何阶段都起同样主要的作用。因此，他认为赫胥黎不像斯宾塞那样将天演法则在人类的社会现象中同样贯彻始终，说“赫胥黎执其末以齐其本，此其言群理所以不若斯宾塞之密也”。
严复结合赫胥黎和斯宾塞介绍了达尔文的进化论思想，按照当时中国社会和思想界的情况，特别强调了两个基本观点。
第一，宇宙是发展进化的，社会也是发展进化的。严复指出，中国自古以来在思想界占统治地位的是“天不变，道亦不变”的形而上学世界观。根据这种世界观，在一切工作中要求“守旧不变，以古为宗”，我们只要按照古代圣人遗留下来的教条和陈规，亦步亦趋，就可以万事大吉，生存下去。然而按照发展进化的世界观，一代胜过一代，现在比过去进步，将来又要比现在进步。如果要求生存和发展，就必须突破教条和陈规，顺应进化的潮流，不断有所创造、有所前进。如果因循守旧、停滞不前，就不能适应进化的趋势，最终归于淘汰。严复认为，中西这个世界观的不同，正是中国文化与西方文化相遇后，处处被动，以致中国处于危急存亡的根本原因。
他说：“尝谓中西事理，其最不同而断乎不可合者，莫大于中之人好古而忽今，西之人力今以胜古；中之人以一治一乱，一盛一衰为天行人事之自然，西之人以日进无疆，既盛不可复衰，既治不可复乱，为学术政化之极则。”自从严复介绍这种发展进化的世界观以后，中国传统的“好古而忽今”的形而上学世界观遭到了致命的打击，在中国哲学思想的发展上，具有重要的历史意义。
严复在进化论的基础上宣扬发展进化的世界观，反对封建主义复古主义的形而上学，向中国人民敲起了危亡的警钟，激发人民发愤图强的意志，他所强调的是进化论中向前发展进化的辩证法因素。达尔文在建立他的生物进化论时，也是由于他发现植物和动物的种不是固定的，而是变化的，打破了过去物种永远不变的形而上学思想的结果。
第二，在人类社会发展的过程中，优胜劣败，适者生存，其中存在着激烈的斗争。严复说：“盖生民之大要三，而强弱存亡莫不视此：一曰血气体力之强，二曰聪明智虑之强，三曰德行仁义之强。是以西洋观化言治之家，莫不以民力、民智、民德三者，断民种之高下。未有三者备而民生不优，亦未有三者备而国威不奋者也。”这就是说，一个民族的优劣，是由民力、民智、民德三方面的高下为标准的。三方面都比较高强的民族就是优秀的民族，在竞争中将取得胜利。但他同时又强调，这三者的高下并不是固定不变的，而是通过实际的运用可以不断进步的。宇宙间妨碍生存的因素很多，人要求生存，就必须运用其才力心思与这些因素进行斗争。结果是民力、民智、民德三方面在竞争中运用得最多、进步得最快的民族就可以适应环境，求得生存，不然就日趋衰亡。
严复在强调进化论的这些基本观点时也一再引用了斯宾塞的理论。斯宾塞是平衡论的创始者之一，认为一切运动的开始或终结都趋向于平衡。一切有机体都在生存斗争中争取与外部环境取得平衡，以求适应，其中只有适应力最好的最平衡的有机体得以生存和遗传。在人类社会中适应力最好的种族就是优秀的种族，结果是优秀的种族得以生存，低劣的种族应该趋向衰亡。这完全是把科学的达尔文主义改变成社会达尔文主义的种族主义思想。但严复在介绍和发挥进化论的思想时，并不强调优秀民族先天地优于其他民族的种族主义思想，而是强调改造和发扬本民族的民力、民智、民德，以争取自强保种、救亡图存。他认为，只要发挥主观的能动性，“强立不反，出与力争”，即使其他民族具有某些方面的优点，对我进行欺压，“则彼之来，皆为吾利，吾何畏也”。
严复介绍和发挥进化论思想的这一方面，在中国当时社会得到极大反响。自此以后，物竞天择的道理，自强保种的口号，在很长一段时期内成为中国进步知识分子的口头语。
三、“质力相推”的自然观
严复十分重视学习西方自然科学理论对了解自然界变化规律的重要性。他说：“夫西学之最为切实，而执其例可以御蕃变者，名数质力四者之学是已。”
严复在自然观上，主要接受和介绍斯宾塞的学说。他像斯宾塞一样，将西方当时各种自然科学的成就综合起来，用进化论的观点加以贯通起来。他说：“斯宾塞尔之天演界说曰：天演者，翕以聚质，辟以散力。方其用事也，物由纯而之杂，由流而之凝，由浑而之画，质力杂糅，相剂为变者也。”这里，所谓“翕以聚质”，即指质点由于相互的吸力，凝结成物体。所谓“辟以散力”，即指物体在凝结的过程中，发散能量，产生热、光、声和运动。“力既定质，而质亦范力”，指能量表现为物质，物质亦表现为能量，两者相互的作用与变化，演变为各种现象。如太阳系的开始阶段为星云，星云的质点在运动中相互吸引，凝结成太阳和行星。任何事物的演变，都是由单纯到复杂，由流动到凝固，由混沌到分明。太阳系的演变如此，动植物由胚胎到成熟，人类社会由原始状态到文明状态，都是如此。
他认为掌握了逻辑、数学、物理、化学，就能根据这些学科的规律解释各种事物的变化。他又分别具体加以说明：“不为数学、名学，则吾心不足以察不遁之理、必然之数也；不为力学、质学，则不足以审因果之相生、功效之互待也。”这就是说，数学和逻辑是考察事物之间各种必然关系的方法论，物理、化学则研究物质之间作用变化的因果关系。将这四门学科综合起来，也就可以解释天文、地理的各种现象并构成天文学和地理学。他又说，逻辑和数学是虚的，但在天文、地理等全宇宙的现象中得到证实；物理、化学将物质的形态分别加以研究，在天文地理等全宇宙的现象中就可以综合起来加以说明。将六门学科结合起来，自然界物质存在的悠久、种类的复杂、变化的多样，都能得到解释，然后可以运用这些知识，研究社会的治乱兴衰。他认为，“通天地人禽兽昆虫草木以为言，以求其会通之理，始于一气，演成万物”，即宇宙是由气的运动变化，演变成自然界的各种现象和人类社会的各种形态，而进化发展的原则贯穿在整个过程和各种现象与形态中。
严复从进化论理论出发，肯定自然界天地万物乃本身自然进化发展而成的，从而肯定客观世界的物质性。他明确指出：“天地元始，造化真宰，万物本体是已。”又说：“大宇之内，质力相推，非质无以见力，非力无以呈质。”
整个宇宙之内只是物质和它的运动（如化合、吸引、排斥力等），没有物质就没有运动，没有运动也体现不出物质的存在。严复也曾借用中国古代“气”的概念来说明世界物质统一性。但他对“气”的概念，用近代自然科学作了补充解释和改造。他把“气”与“以太”联系起来，认为“中国所谓气者，非迷蒙腾吹、块然太虚之谓”，而是指“如热、如电、如物质爱拒、如知觉运动、如动物劲积（指总能量）”等。所以，他认为“气”是“与理质二者鼎力对待”者。这里，他对“气”的解释，已与古代朴素唯物主义有了极大的区别，表现出鲜明的机械唯物主义的特点。
严复根据唯物主义自然观，认为宇宙间各类事物的发展进化，都遵守各自的“名理公例”，既不能违背因果律，也不能有任何奇迹。宗教有神论肯定宇宙和人都是上帝创造的。根据科学的自然观，特别是达尔文揭示人类只是宇宙发展到某一阶段所产生的，这种认为上帝“抟土”为人的宗教学说“必不可信”，已成定论。