К. А. Тимирязев является одним из пионеров в области широкой пропаганды дарвинизма. В достаточно новой для того времени теории эволюции Дарвина он смог уловить простую по гениальности общую теорию развития всего органического мира в целом, а также увидел в ней философскую материалистическую основу. Впитав идеи дарвинизма, Тимирязев встал в первых рядах пропагандистов дарвинизма в России.
Благодаря своим неоспоримым качествам оратора, который самостоятельно готовит для себя материал, он смог донести важные моменты учения Дарвина и собственные идеи не только до узких специалистов, но и до широких слоев публики. Эволюционное учение Дарвина было с восторгом принято самыми передовыми и открытыми для всего нового учеными во всем мире, т.к. они восприняли его, как величайшее открытие всех времен и народов. Тимирязев считал, что Дарвин своей теорией ознаменовал переворот в биологии и умах людей. Но, как и все новое, эволюционная теория имела своих непримиримых врагов – реакционных ученых и консервативных представителей церкви. Тимирязев всю свою жизнь относил себя к атеистам, и не желал примиряться с религией, считая, что это обуза для человеческого мировоззрения, тормозящая неизбежный прогресс.
Тимирязев считал эволюционное учение Дарвина как крупное и основополагающее достижение науки XIX века, которое утверждает материалистическое мировоззрение в биологии. Еще будучи студентом, в 1864 году Тимирязев публиковал статьи по дарвинизму в журнале «Отечественные записки», а затем выпустил книги – «Краткий очерк теории Дарвина» в 1865 году, «Чарльз Дарвин и его учение» в 1872 году. В серии научных статей 1908-1910 годов Тимирязев в очередной раз высказал свои взгляды на дарвинизм. В публичных лекциях ученый всегда выступал в защиту теории эволюции от нападок консервативных учёных и церкви. Ученый считал, что наука не может находиться отдельно от потребностей человека и должна развиваться на благо современников и потомков, чтобы кардинально улучшать качество жизни. Поэтому он рьяно противился опытам и исследованиям ради чистой идеи и все свои труды посвящал поиску новых подходов и взаимосвязей науки и практического применения. Во всех своих трудах Тимирязев неустанно подчеркивал, что наука не может развиваться сама по себе, а должна зависеть от хозяйственных потребностей человека.
Уже посмертно в 1922 году была опубликована подборка лекций Тимирязева под заголовком «Исторический метод в биологии», где последовательно демонстрируется творческая разработка учения Дарвина. В рамках общей теории дарвинизма ученый всю свою активную деятельность посвящал развитию учения о естественном отборе применительно к миру растений. Именно он объяснил эволюцию различных функций у растений, в том числе развитие фотосинтеза и распространение хлорофилла.
Тимирязев неустанно обращал внимание своих современников на то, что формы растительных организмов в настоящее время являются результатом длительной эволюции ради выживания. Он утверждал, что любой из современных организмов приспособлен к жизни в окружающих условиях, но обязательно носит в себе доказательства всей предшествующей цепочки изменений видов. Тимирязев придерживался мнения, что для достоверного понимания законов биологии, проявлений жизни в масштабах планеты и получения инструмента для управления ими надо использовать исторический метод. Этот метод зиждется на последовательном эволюционном подходе к изучению растительных организмов.
Стоит отметить, что свои научные взгляды Тимирязев стремился преподнести в простой доступной для каждого форме. Именно благодаря этому слушатели всегда могли правильно воспринять новаторские идеи.