Był pionierem eugeniki jak i również autorem tego terminu. Naukami biologicznymi zainteresował się prawdopodobnie po przeczytaniu pracy Charlesa Darwina O powstawaniu gatunków z 1859 roku. W publikacji Hereditary Genius z 1869 roku użył terminu geniusz jako osoby o wyjątkowo wysokich, ale wrodzonych zdolnościach. Hereditary Genius miało wpływ na udoskonalenie teorii ewolucji przez Darwina. Był pionierem stosowania metod statystyki matematycznej w naukach biologicznych. Odkrył, że średni wzrost całej populacji jest utrzymywany za sprawą tego, iż dzieci wysokich rodziców są zazwyczaj również wysokie, ale nie osiągają wzrostu rodziców, zaś dzieci niski rodziców również są niskie, ale nie tak jak ich rodzice. Zjawisko to Galton nazwał regresją do średniej.
W celu wyjaśnienia losowych przyczyn powodujących zróżnicowanych cech, Galton wynalazł deskę, na której równomiernie nabito gwoździe tworzące trójkąt. Na szczycie jest wbity jeden gwóźdź, w następnym nabito dwa tak rozmieszczone, że gwóźdź z wyższego rzędu znajduje się nad środkiem liku pomiędzy dwoma nabitymi niżej. Na pochylonej desce upuszcza się kulki, których średnica była mniejsza niż odległość sąsiednich gwoździ. Kulki losowo wpadają do luk na lewo lub na prawo od gwoździa, a następnie spadały do jednego z rowków wyżłobionych na dole deski.