最终把人类头颅研究放到理性科学基础上的人物，非伟大的查尔斯·达尔文莫属。1872年，在发表《物种起源》的13年后，达尔文又写出了另一部具有里程碑意义的作品《人与动物的情感表达》(The Expression of the Emotions in Man and Animals)，不带偏见地理性考察了表情。这本书的革命之处，不光在于它保持了理性，更在于它观察到了某些表情是所有人类共有的。这句话的意义，恐怕比我们意识到的更加大胆，因为它强调了达尔文的信念，即所有人，无论他们是什么种族，都继承了共同的遗产，这在1872年是一个极具革命性的想法。
达尔文意识到了一件所有婴儿本能就知道的事情：人类的面孔有着高度表现力，并能即刻让人着迷。我们可以做出多少表情，没有任何两名权威[8]能达成一致意见，其估计范围为4100~10,000种，但显然是个大数目。[2]40多块肌肉(占身体肌肉总数的可观比例)参与面部表情。据说，刚从子宫诞生的婴儿[9]，较之其他任何形状，都更偏爱面孔，甚至脸的通用模型。大脑有许多完整区域仅用来识别面孔。我们对最为微妙的情绪或表情异常敏感，哪怕我们并不总是能意识到。丹尼尔·麦克尼尔(Daniel McNeill)在《面孔》(The Face)一书中提到，一项实验向男性展示两张方方面面都一模一样的女性照片，只是其中一张微妙地放大了女性的瞳孔。尽管这种变化小到无法被有意识地察觉到[10]，但测试对象却总觉得瞳孔较大的女性更具吸引力，虽然他们解释不了原因。