В первый раз Огненной Земли «Бигль» достиг 16 декабря 1832 года и оставался там почти до 25 февраля 1833 года, то есть провел там лето южного полушария; вторично он находился у Огненной Земли 2 февраля — 5 марта 1834 года. Дарвин описал быт и обычаи огнеземельцев.
22 декабря «Бигль» в ясный и светлый день обогнул мыс Горн. Но ночью поднялся сильный встречный ветер, а когда на следующий день «Бигль» снова подошел к Горну, мыс был:
«…в его настоящем виде… окутан дымкой, а вокруг его смутных очертаний бушевали ветер и вода. Большие черные тучи, клубясь, носились по небу, а шквалы дождя и града налетали на нас так неистово, что капитан решил укрыться в бухте Вигвамов… неподалеку от мыса Горн».
«Страна представляет собой хаотическое нагромождение диких скал, высоких гор и бесполезных лесов, и все это видно лишь сквозь туманы да бесконечные бури. Обитаемы только прибрежные скалы; в поисках пищи огнеземельцы вынуждены беспрестанно кочевать с места на место, а берег до того крут, что передвигаться они могут только на своих убогих челноках».
«Ночью эти люди, голые и едва защищенные от ветра и дождя здешнего бурного климата, спят по пяти, по шести часов на сырой земле… Как только наступит отлив… они должны подниматься, чтобы набрать моллюсков на камнях… Если убьют тюленя или найдут в море гниющий труп кита, то это уже праздник…»
19 января четыре шлюпки — 28 человек под командой Фицроя — вошли в пролив Бигль и, продвигаясь на запад, через день вступили в район, населенный яганами.
«Вряд ли кто-нибудь из здешних туземцев видел когда-либо белого человека, и едва ли что-нибудь могло сравниться с их изумлением при появлении четырех шлюпок. На каждом возвышении вспыхнули огни (отсюда и название Огненной Земли) — как для привлечения нашего внимания, так и для распространения повсюду новости о нашем появлении».
28 января Фицрой на двух шлюпках вместе с Дарвином отправился картографировать западный участок пролива Бигль — вдоль северного берега острова Осте. К удивлению англичан, день был очень жаркий, видимость отличная.
«…При такой прекрасной погоде вид с середины канала Бигль был особенно чудесным. Куда ни глянь — вперед ли, назад ли, — ничто не заслоняло от нас двух точек на горизонте, где этот длинный, проходящий между гор канал терялся из виду. То, что канал представляет собой морской рукав, подтверждала встреча с несколькими громадными китами».
Через день шлюпки подошли к тому месту, где пролив разветвлялся на два рукава, и 30 января вошли в северный рукав, продолжая двигаться на запад. Здесь, вдоль берега главного острова Огненной Земли, круто поднимались высокие горы, «одетые обширным покровом вечных снегов», с вершиной 2350 метров (пик Дарвин). Новооткрытый северный рукав пролива Бигль Фицрой назвал проливом Дарвина, о чем тот нигде в своей книге не упоминает.
Продолжая исследование северного рукава пролива Бигль, моряки открыли у его западного выхода группу небольших пустынных островов и, пройдя между ними, достигли острова Стюарт, за которым простирался открытый океан. Обратный путь к месту стоянки корабля «Бигль» они проделали через южный рукав, затем через пролив Понсонби и залив Нассау, то есть обогнули с юга остров Наварино. Погода была скверная, море бурное, шлюпки тяжело нагружены, и этот переход был очень опасен. 7 февраля Фицрой и его спутники вернулись на «Бигль», пройдя в обоих направлениях в открытых шлюпках около 550 километров и значительно расширив сведения о южной части архипелага Огненная Земля.
В 1832–1835 годы «Бигль» крейсировал в южноамериканских водах и 20 октября 1835 года, покинув Галапагосские острова, отправился к берегам Новой Зеландии и Австралии. Через архипелаг Туамоту Фицрой прошел к Таити, а оттуда проследовал к Северному острову Новой Зеландии. 30 декабря 1835 года «Бигль» прибыл в Сидней, откуда спустя месяц направился к берегам Тасмании и Южной Австралии. 2 октября 1836 года экспедиция возвратилась в Англию.
Фицрой сделал в Океании весьма скромные открытия: ему удалось лишь впервые положить на карту два небольших атолла (Таиаро и Кауэхи) в архипелаге Туамоту. Но огромное значение имели работы, проведенные в ходе транстихоокеанского плавания Дарвином.
Дарвин предположил, что рост коралловых островов происходит в процессе постепенного опускания вулканических островов.