Buzun ergime ısısını "sabit nokta" olarak alma fikrini ileri sürdü. Vakum altında kaynama noktalarının düştüğünü fark etmiş, buzun buharlaşmasını meydana çıkarmış, bir baroskop yapmış ve hidrostatik paradoksu açıklamıştır.
Vakum altında da elektrostatik etkilerin ortaya çıktığını gösterdi. Asitlerin tanınmasında renkli ayıraçları (menekşe şurubu) ilk defa sistemli bir şekilde kullanan ve "asit" tanımını veren Boyle'dur.
Klorürlerin tanınmasında gümüş nitratı, klorhidrik asidin tanınmasında ise amonyak gazını kullanarak tuz çözeltilerini ve amonyum sülfürü (Boyle çözeltisi) inceledi. Kimyasal reaksiyon sonucu açığa çıkan gazların toplanmasını sağlamış, hidrojeni ayırmış, fosforlu hidrojeni, cıva sülfatı, asetonu ve metil alkolü bulmuştur.
Yanma olayı ve solunum için havanın gerekli olduğunu göstermiş ve bu olaylar esnasında havanın pek az bir kısmının harcandığını fark ederek, havanın bir karışım olduğunu açıklamıştır.
Bir müddet "Doğu Hint Adaları" şirketinin müdürlüğünü yaptı. Misyonerliğe de ilgi duydu ve "İncil"i çeşitli dillere tercüme etti. Robert Boyle, 1691' de Londra'da vefat etti.
