在对动物进行分类研究的基础上，拉马克研究了动物的进化问题。1809年，他的巨著《动物哲学》出版。
在这部著作里，拉马克根据当时的科学材料，全面系统地讨论了生物的本质、物种的性质、生命发展的趋向以及环境、习性与变异的关系等有关进化问题，集中地反映了他的进化论思想。
《动物哲学》的内容可分为三个部分：生物按等级向上发展；生物进化的动力；生物适应环境的演化机制。
拉马克认为，生物是进化而来的，进化具有向上发展的方向。他把无脊椎动物和脊椎动物划分为6个等级，依次排列，建立起了一个从最简单的滴虫类、水螅类动物开始的逐渐上升到高等哺乳类动物和人的分类系统，一目了然地显示出动物由低级到高级的进化次序。
而在拉马克以前，人们对各种动物的分类次序是逐渐下降的，布丰就认为动物由高级向低级不断退化。拉马克认为这不符合自然界的“实际次序”，他说：“在自然界中，所有的动物都可以依照它们结构的复杂性程度排成阶梯……在较低的梯级上排列着简单的有机体，而在较高的梯级上则排列着比较复杂的有机体。”
拉马克曾把生物的进化看作一个直线系列，但他逐渐认识到生物的发展是一种复杂的现象，存在着两种情况，一种是直线式的上升，一种是分枝式的发展。于是他进一步把生物进化直线系列改成有多个分枝的系谱树。在这种进化系谱树中，他假定从原始的胶质粒子进化到单细胞的原生动物。然后再分为两条进化路线，一条是从单细胞动物进化为辐射对称动物，如水螅和海盘车；一条是向一切左右对称动物进化，最后进化到高等动物和人类。
关于生物进化的动力，拉马克认为，有内外两种力量推动着生物的进化。他说，每种生物都有一种内在的力量，它有天然的向上发展的能力，能从最简单的单细胞生物一步步地发展到复杂的高等生物。物种又有转化，而没有中断和绝灭，生物发展的链条是连续的。
但是，生物进化并不是直线的。拉马克认为，这是由外力的作用造成的，由于生活环境的变化，必然影响到生物的生活习性的变化，生物不断地改变自身，因此就打乱了生物逐级向上发展的倾向，在同一级水平上，生物繁衍出种种不同的类型，演变出新的物种。
关于生物适应环境的演化机制，拉马克提出“用进废退”和“获得性遗传”两条重要法则。
用进废退，就是经常使用的器官就发达，不使用就退化。拉马克说：“凡是没有达到其发展限度的动物，它的任何一个器官经常利用的次数越多，就会促使这个器官逐渐地巩固、发展和增大起来，而且其能力的进步与使用的时间成正比例。同时，器官经常地不使用，会使其削弱和衰退，并不断地缩小它的能力，最后必会引起器官的消灭。”
获得性遗传，就是指用进废退的变化是可以遗传的。拉马克说，由于生活习性的变化，就会使动物发生相应的变化，这种后天获得的变化可以遗传给后代，就是获得性遗传。
例如长颈鹿，原来生活在非洲干旱地区，由于牧草稀少，只好吃树上的叶子，低树叶子吃光了又吃高树叶子，因而不得不用力把颈伸长，前肢也伸长而高出后肢，形成高大的动物了。
伸长的肢颈又遗传给后代，于是在环境朝一定方向变化影响下，经过许多世代向同一方向努力，长颈鹿得到同一方向的发展，最后形成为现代的长颈鹿。
又如，鼹鼠世世代代生活在地下，惯常很少使用眼睛这个视觉器官，这一生活习性使它的眼睛萎缩、退化，并慢慢转化为遗传，最终丧失了视力。拉马克是历史上第一个提出比较完整的进化理论的学者，他以唯物主义和历史的观点打击了神创论和物种不变论，为科学的生命观的确立作出了重大贡献。他的生物进化理论，推动了动物学以及整个生物学的发展，为达尔文学说的建立提供了有利条件，为科学的生物进化论奠定了基础。(www.xing528.com)
拉马克的物种变异的进化的思想，后人称之为拉马克主义。
拉马克的进化论，由于时代的局限，也有某些缺点。他认为生物进化的动力来自生物天生的向上发展的倾向，是动物要改进自己来适应环境的本能努力，是生物体内要求不断完善的内在冲动，从而过高地估计了动物心理因素的作用。
由于拉马克进化理论本身的某些缺陷限，以及他和居维叶等人的在学术上的意见分歧，而遭到了拿破仑、居维叶等人的非难和打击。当65岁的拉马克把他的《动物哲学》呈现给拿破仑时，拿破仑说：“我接受这本书，仅仅是由于你的灰白的头发。”他漫不经心地把这部著作随手扔给了侍从。
拉马克是一位追求真理、追求进步的学者，始终把为科学事业作出贡献当作自己的最大乐趣。他说：科学工作“能予我们以真实益处；同时，还能给我们找出许多最温暖、最纯洁的乐趣，以补偿生命场中种种不能避免的苦恼。”
拿破仑的侮辱和居维叶的打击，没有动摇拉马克对科学的不懈探索，他仍然一如既往地从事科学研究，撰写《无脊椎动物的自然历史》。
由于长期在显微镜下观察低等动物的纤细结构，拉马克的视力渐差。到1821年，他的双目失明，这对他是一个沉重的打击，从此他不能再去观察多年来潜心研究的动物了。
这时，《无脊椎动物的自然历史》已完成九卷，还有两卷没有完成。拉马克非常痛苦，为了完成这一巨著，他以惊人的记忆力和毅力，口述其内容，由他的女儿做笔录，终于实现了未了的心愿。
拉马克为科学奉献了毕生的心血，但他的学说没有得到科学界的公认和尊重。他的一生是在贫穷和冷漠中度过的。
他结过4次婚，有的妻子贫困患病而死，有的妻子另求富贵飘然而去，到头来他依旧是个鳏夫。他有好几个儿女不幸死在他之前，只有女儿柯尼利娅照料着他，直到他生命的最后一天。
但是，拉马克把个人的痛苦置之度外，把自己的一切贡献给了科学。1829年12月8日，拉马克逝世。
拉马克逝世后，他的女儿买不起坟地，只好租了一块坟地安葬了父亲。这块坟地租期只有5年，5年后，拉马克的尸骨被掘了出来，埋在公共的大墓地里。
当后人重新认识拉马克的伟大时，意欲为他建造一座陵墓，然而他的尸骨早已不知去向，只能为他建立一块纪念碑。
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