Kemija:
* Boyleov zakon: Ovaj temeljni zakon o plinovima kaže da je volumen plina obrnuto proporcionalan njegovom tlaku, kada se temperatura održava konstantnom.
* Elementi i spojevi: Boyle je bio snažan zagovornik ideje da se materija sastoji od elemenata, a to su tvari koje se ne mogu rastaviti na jednostavnije tvari. Također je prepoznao postojanje spojeva koji nastaju kombinacijom elemenata.
* Kemijske reakcije: Proučavao je razne kemijske reakcije, uključujući izgaranje i reakcije kiselina i baza. Također je razvio metode za mjerenje volumena plinova nastalih u kemijskim reakcijama.
* Skepticizam prema alkemiji: Iako je Boylea zanimala alkemija, također je bio vrlo skeptičan prema mnogim njezinim tvrdnjama. Tvrdio je da se alkemija treba temeljiti na empirijskim promatranjima i eksperimentima, a ne na mističnim ili magičnim načelima.
Fizika:
* Usisavanje: Boyle je proveo eksperimente kako bi istražio prirodu vakuuma. Upotrijebio je zračnu pumpu za stvaranje djelomičnog vakuuma i pokazao da je zrak neophodan za širenje zvuka i preživljavanje životinja.
* Priroda materije: Boyle je tvrdio da je materija sastavljena od sićušnih čestica koje se nazivaju korpuskule, a koje su u stalnom kretanju. Ta je ideja postavila temelje moderne atomske teorije.
* Eksperimentalni pristup znanosti: Boyle je naglasio važnost eksperimentalnih dokaza u znanosti. Vjerovao je da teorije treba rigorozno testirati kroz eksperimente i da samo one teorije koje su potkrijepljene dokazima trebaju biti prihvaćene.
Ostali doprinosi:
* Skeptični kemičar: Ova utjecajna knjiga, objavljena 1661., dovela je u pitanje tradicionalne alkemijske poglede na materiju i zagovarala znanstveniji pristup kemiji.
* Kraljevsko društvo: Boyle je bio jedan od osnivača Londonskog kraljevskog društva, prestižne znanstvene organizacije koja je promicala znanstvena istraživanja i suradnju.
Općenito, ideje Roberta Boylea bile su revolucionarne u svoje vrijeme i postavile su temelj mnogim znanstvenim principima koje danas uzimamo zdravo za gotovo. S pravom se smatra jednim od pionira moderne znanosti.