Деятельность воды как геологического агента впервые выяснена Лайелем в её настоящем объёме и значении. Он установил понятие о разрушающей и созидающей работе рек, морских течений, приливов и отливов; показал громадные размеры этих двух параллельных и соотносительных процессов.

Изучая продукты деятельности современных вулканов и сравнивая их с древними вулканическими породами, он показал, что те и другие имеют существенно однородный характер и свидетельствуют об одинаковом процессе — о местных вулканических действиях, совершавшихся с большими перерывами в течение долгих периодов. Напротив, нигде, ни в древнейших, ни в новых образованиях, нет признаков действия, превосходящего по энергии и быстроте современные явления.

Наконец, не менее полно и основательно исследовал Лайель вопрос о роли органических агентов в истории земной коры. Он развенчал прежнее мнение о перерывах в истории органического мира, сопровождавшихся уничтожением и возникновением целых фаун и флор, доказав (для третичной эпохи), что при более тщательном исследовании мы открываем и здесь постепенность развития, гармонирующую с постепенным преобразованием неорганической среды.

Климатическая теория, законы действия водяных и вулканических агентов, происхождение вулканов, набросок более верной теории горообразования, роль организмов в истории земной коры и связь между развитием органического и неорганического мира — вот главные пункты в работе Лайеля.

На этом фундаменте Лайель построил историческую геологию — очерк изменений, пережитых земною корой с древнейших времён до настоящего времени. Изданный впоследствии в виде отдельного сочинения, этот очерк представляет первый набросок исторической геологии в том виде как мы изучаем её сегодня.

Лично ему принадлежит в этой области исследование третичной системы. Это было первое подробное изучение и подразделение огромного отдела в истории нашей планеты: схема, установленная Лайелем (эоцен, миоцен и плиоцен), сохранилась и до наших дней с изменениями лишь в деталях. Позднее по следам Лайеля пошли другие исследователи — Сэджвик, Мурчисон, Мак Куллох и прочие — они сделали для древнейших систем, вторичной и первичной, то же, что он сделал для третичной.

Независимо от этого его исследование третичной системы имело огромное философское значение, показав, что «современный порядок вещей» тянется уже бог знает сколько времени и привёл к полному преобразованию земной поверхности в отношении её устройства, климата, флоры и фауны.

Книга Лайеля имела огромный успех. Первый и второй тома разошлись в двух изданиях прежде, чем вышел третий, так что в 1834 году потребовалось уже третье издание всего сочинения.

В Англии же быстрее всего распространились и были признаны воззрения Лайеля. Для молодых, начинающих учёных его книга явилась настоящим откровением.

«Когда я отправился на „Бигле“, — рассказывал Дарвин, — профессор Генсло, который, как и все геологи в ту эпоху, верил в последовательные катастрофы, посоветовал мне достать и изучить только что опубликованный первый том „Основных начал“, но ни в коем случае не принимать его теорий.

Как изменились мнения геологов! Я горжусь, что первая же местность, где я производил геологические исследования, Сантьяго на острове Зелёного Мыса, убедила меня в бесконечном превосходстве взглядов Лайеля сравнительно с теми, которые защищались до тех пор известными мне геологами».

К сороковым годам победа могла считаться полной, и Лайель сделался «пророком в своём отечестве»: новое поколение геологов видело в нём своего вождя и наставника, тогда как теории старых авторов были окончательно сданы в архив.

В 1832 году учёный женился на Мэри Горнер, давно уже считавшейся невестой Лайеля — дочери знакомого Лайеля, известного учёного Леонарда Горнера. Мисс Горнер была начитанна, знала иностранные языки, занималась геологией и впоследствии помогала мужу в его исследованиях, определяла для него окаменелости и так далее. Это была спокойная, рассудительная женщина, такая же уравновешенная натура, как сам Лайель; они как нельзя более сошлись характерами и прожили сорок лет душа в душу.

Издание «Основных начал» было важнейшим событием в жизни Лайеля. До тех пор малоизвестный геолог, не вполне благонравный, хотя и «подающий надежды» ученик Буклэнда, он разом стал во главе науки. Правда, отцы-основатели возмущались таким нарушением субординации, но и они не могли не видеть, что имеют дело с главой школы.

В Лондоне ему предложили читать лекции по геологии в «Королевской коллегии». Он согласился, — не совсем охотно, впрочем, так как боялся, что профессорская деятельность будет помехой самостоятельным исследованиям.

Вскоре после женитьбы Лайель отказался от профессуры, чтобы посвятить себя всецело и исключительно самостоятельным исследованиям.

С адвокатурой он давно распростился; теперь исчезли последние сомнения относительно карьеры. Вся его дальнейшая жизнь была посвящена науке. Она прошла в геологических экскурсиях и в обработке данных, собранных во время экскурсий. Лайель много путешествовал по Европе и Америке: добрая треть его жизни прошла «в поле», как выражаются геологи.

С расцветом новой геологии ширилась и слава её основателя, а с ней появились награды, почести, отличия со стороны учёных учреждений и правительств. В 1834 году Лайель получил от Лондонского королевского общества — старейшего и славнейшего из учёных обществ Англии — золотую медаль за «Основные начала геологии», а 24 года спустя оно почтило его своей высшей наградой. В 1848 году он был пожалован в рыцари и с этого момента стал уже не просто Чарлз Лайель, а «сэр» Чарлз Лайель; в 1864 году получил звание баронета. Кажется, он отнёсся к этим титулам довольно равнодушно; по крайней мере, в письмах его упоминается об этих событиях лишь мимоходом и без всякого увлечения, которое, однако, чувствуется, когда он говорит о своём научном значении, которое, видимо, было ему очень и очень лестно.

В 1854 году Оксфордский университет избрал его почётным доктором прав, а в 1862 году Парижская академия, забаллотировавшая Лайеля лет пять тому назад, как еретика и нечестивца, сменила гнев на милость и приняла реформатора геологии в своё святилище в качестве члена-корреспондента.

Около этого времени занятия его приняли несколько иное направление, сосредоточившись на новой, едва возникшей в то время науке о доисторическом человеке, которой он и посвятил свои последние годы. В конце жизни Лайель, не терявший трудоспособности, увлёкся совершенно новым для геологов вопросом — о появлении человека на Земле.

Было давно известно, что вместе с костями мамонтов встречались какие-то странные, как будто искусственно оббитые, куски кремня. Высказывалась мысль, что эти куски камня представляют собой каменные топоры доисторических людей. Но учёные профессора и члены академий смеялись над этими «нелепыми» предположениями. Некоторые геологи, и в числе их Лайель, обратили внимание на эти находки.

Лайель объездил Францию, Германию, Италию в поисках следов древнего человека и написал о результатах своих исследований нашумевшую книгу «Геологические доказательства древности человека».

Любовь к природе толкнула Лайеля на путь геолога, самолюбие подгоняло его на этом пути. Самолюбие вообще играло немаловажную роль в его жизни. В детстве награды и отличия заставляли его зубрить латинскую грамматику, в зрелом возрасте жажда славы укрепляла и подстрекала его природную склонность к естествознанию.

Но у него не было самолюбия маленьких великих людей, к которым нужно подходить с кадилом и знаками подданства… Равным образом самолюбие никогда не заставляло его умалять чужие заслуги или бояться соперничества.

«Из всех учёных, — говорит Дарвин, — никто не может сравниться с Лайелем в дружелюбии и благожелательности. Я много раз виделся с ним и склонен сильно полюбить его. Вы не можете себе представить, с каким участием отнёсся он к моим планам».

22 февраля 1875 года Лайель скончался на семьдесят восьмом году жизни. Похоронили его в Вестминстерском аббатстве, с почестями.