A patra perioadă în dezvoltarea biogeografiei se caracterizează prin faptul că principiile actualismului și istoricismului propuse de J. Lamarck și aprobate de C. Lael au devenit punctul de plecare pentru următoarea explicație a teoriei evoluționiste a lumii organice de către om de știință englez C. Darwin . În 1859 , a fost publicată lucrarea „ Originea speciilor prin selecție naturală sau conservarea raselor favorizate în lupta pentru viață” , în care demonstrează că plantele și animalele sunt schimbătoare: speciile care există acum provin din cele precedente prin influența a trei factori interrelaționați: variabilitatea, selecția naturală și ereditatea. Pentru astfel de afirmații, a luat multe din călătoria sa în jurul lumii ( 1831 - 1836 ).Darwin a colectat o cantitate imensă de material despre floră și faună , colecții de animale fosile necunoscute, roci și minerale.
Omul de știință a demonstrat că originea și dispariția speciilor sunt procese naturale care au apărut prin selecție naturală. Esența acestui proces este supraviețuirea speciilor care sunt cel mai bine adaptate condițiilor de viață. Existența unei specii în spațiu și timp este infinită. Dispariția unei specii este caracteristică mai întâi pentru o parte, iar apoi pentru întreaga gamă .
În această perioadă se încadrează nașterea biocenologiei. K. Möbius , studiind influența factorilor abiotici și biotici asupra organismelor marine, în primul rând stridiilor, a propus termenul de biocenoză ( 1877 ). A. Remane a explorat Europa Centrală , Caucazul şi Africa de Sud . I. Pachossky a formulat principiile și sarcinile fitosociologiei ( 1891 ), prelucrând în cele din urmă conceptele de potențial bioecologic al speciei și capacitatea acesteia de a se răspândi și evoluția ulterioară.
Abordările evolutive și ecologice ale analizei vegetației sunt folosite de biograful rus A. Beketov în lucrarea sa „Schita fitogeografică a Rusiei europene” ( 1884 ) și „ Geografia plantelor” ( 1896 ). V. Dokuchaev a dezvoltat ideile lui A. Humboldt despre zonele vegetal-climatice ale Pământului, a influențat formarea fito- și zoogeografiei ca discipline geografice, cel mai adesea asociate cu știința solului.
Astfel, perioada a 4-a din istoria dezvoltării biogeografiei se caracterizează printr-o influență semnificativă a învățăturilor evoluționiste ale lui Charles Darwin, care a dus la dezvoltarea activă a direcțiilor istorice, ecologice, regionale, bicenotice și oceanologice.