Nel mettere insieme i materiali pel suo libro intorno alla origine dell'uomo il Darwin fu tratto a fare uno studio sul modo con cui l'uomo e gli animali sottostanti esprimono le varie emozioni, e ad esaminare a qual punto le emozioni siano espresse nello stesso modo dalle varie razze umane. Egli si proponeva di esporre nel volume stesso i risultamenti cui, mercè lo studio fatto, era venuto. Ma, da una parte, la mole già considerevole del volume in questione, da un'altra parte la grande copia dei materiali raccolti, furon causa che egli abbandonasse quel pensiero e si deliberasse a pubblicare più tardi un volume speciale sulla Espressione dei sentimenti nell'uomo e negli animali. Questo volume fu pubblicato in Inghilterra nell'anno 1871, e venne tradotto dal professore Giovanni Canestrini e pubblicato in Torino coi tipi della Unione tipografico-editrice.
L'autore non trascurò, secondo il consueto, di consultare, anzi di leggere colla massima attenzione, tutto ciò che era scritto prima di lui intorno all'argomento; ma trovò un materiale assai scarso, e dovè pure riconoscere che quegli scienziati e quegli artisti che avevano pubblicato qualche cosa intorno alla espressione dei sentimenti non avevano fatto che poco o nulla nella via che egli credeva quella che dovesse essere percorsa in questo campo di investigazioni. Dovette far tutto da sè, e fece con quella sua solita diligenza di ricerche e acume e potenza di deduzioni che sono fra i dati più caratteristici della sua mente. Scrisse una serie di quesiti intorno alla espressione dei sentimenti nelle varie razze umane e li mandò in tutte le parti del mondo a quelle persone direttamente o indirettamente di sua conoscenza da cui poteva ragionevolmente aspettarsi soddisfacenti risposte. E le risposte vennero invero, soddisfacenti e numerose.
La comparazione del modo di esprimere i sentimenti fra gli animali e l'uomo, egli la dovette sostanzialmente far tutta da sè, perchè, sebbene gli accenni in proposito nelle varie letterature siano tutt'altro che infrequenti, una investigazione regolare dell'argomento non era mai stata fatta.
Tre principii fondamentali, secondo il Darwin, rendono conto della maggior parte delle espressioni e dei gesti involontarii nell'uomo e negli animali, come si producono sotto l'impero delle emozioni e delle diverse sensazioni. Questi tre principii sono i seguenti:
«I. Principio dell'associazione delle abitudini utili.—In date condizioni dell'animo, per rispondere o per soddisfare a date sensazioni, a dati desiderii, ecc., certe azioni complesse sono di una utilità diretta; e tutte le volte che si rinnovella il medesimo stato di spirito, sia pure a un debole grado, la forza dell'abitudine e dell'associazione tende a produrre gli stessi movimenti, benchè d'uso veruno. Può nascere che atti ordinariamente associati per l'abitudine a certi stati di animo siano in parte repressi dalla volontà; in tali casi, i muscoli, sopratutto quelli meno soggetti alla diretta influenza della volontà, possono tuttavia contrarre e produrre movimenti che ci paiono espressivi. Altra volta, per reprimere un movimento abituale, altri leggeri movimenti si compiono, e pur essi sono espressivi.
«II. Principio dell'antitesi.—Talune condizioni di spirito determinano certi atti abituali che sono utili, come lo stabilisce il nostro primo principio. Dappoi, allorchè si produce uno stato dell'animo direttamente inverso, siamo fortemente e involontariamente tentati di compiere movimenti del tutto opposti, per quanto inutili, e in alcuni casi questi movimenti sono molto espressivi.
«III. Principio degli atti dovuti alla costituzione del sistema nervoso, affatto indipendenti dalla volontà e, fino a un certo punto, anche dall'abitudine.—Quando il cervello è fortemente eccitato, la forza nervosa si produce in eccesso e si trasmette in certe determinate direzioni, dipendenti dalle connessioni delle cellule nervose, e in parte dall'abitudine; oppure può avvenire che l'afflusso della forza nervosa sia, in apparenza, interrotto. Ne risultano effetti che noi troviamo espressivi. Questo terzo principio potrebbe per maggior brevità dirsi quello dell'azione diretta del sistema nervoso.»
I primi tre capitoli dell'opera sono consacrati alla spiegazione di questi tre principii fondamentali. Il capitolo seguente tratta dei mezzi di espressione negli animali, la emissione di varie sorta di suoni e i suoni vocali, il sollevamento, per terrore, dei peli e delle piume, i movimenti delle orecchie, e via dicendo. Il capitolo quinto è consacrato alle espressioni speciali di certi animali, movimenti diversi nel cane, nel cavallo, nei ruminanti, nelle scimmie, espressioni di gioia, di affetto, di dolore, di collera, di stupore, di spavento.
Un capitolo è consacrato alle espressioni speciali all'uomo, dolore, pianto nelle varie età della vita, effetti della repressione del pianto, singulto. Poi si passano in rassegna le espressioni molteplici di affanno, sconforto, disperazione, gioia, amore, devozione, riflessione, meditazione, ira, odio, orgoglio, sorpresa, stupore, paura, orrore, modestia, vergogna, e via dicendo.