Kosmologia i ogólna teoria względności:
* Twierdzenia Penrose'a-Hawkinga o osobliwości: Współpracował ze Stephenem Hawkingiem, aby udowodnić istnienie osobliwości w czasoprzestrzeni, wykazując nieuchronność czarnych dziur w ogólnej teorii względności. Ta praca zrewolucjonizowała nasze rozumienie wszechświata i jego pochodzenia.
* Kosmologia cykliczna konforemna (CCC): Zaproponował model wszechświata, który sugeruje cykliczny wzór rozszerzania się i kurczenia, przy czym każdy cykl kończy się Wielkim Kryzysem, a następnie pojawia się ponownie jako Wielki Wybuch.
* Teoria skrętu: Penrose opracował te ramy matematyczne do opisu czasoprzestrzeni i grawitacji, które mogą potencjalnie ujednolicić ogólną teorię względności z mechaniką kwantową.
Inny wkład:
* Płytki Penrose: Odkrył nieokresowe nachylenie płaszczyzny, wykazując, że mogą istnieć aperiodyczne wzory.
* Schody Penrose’a: Zaproponował tę paradoksalną konstrukcję, która wydaje się być nieskończenie wznoszącymi się schodami, choć w prawdziwym życiu jest to niemożliwe.
* Praca nad podstawami mechaniki kwantowej: Zbadał rolę świadomości w problemach pomiaru kwantowego i zaproponował alternatywne interpretacje mechaniki kwantowej.
Nagrody i wyróżnienia:
* Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki (2020): Podzielił się Nagrodą Nobla z Reinhardem Genzelem i Andreą Ghezem za odkrycie, że powstawanie czarnych dziur jest solidnym przewidywaniem ogólnej teorii względności.
* Nagroda Wolfa w dziedzinie fizyki (1988): Nagrodzony za prace dotyczące ogólnej teorii względności, w szczególności twierdzeń o osobliwości.
* Medal Królewski (1989): Nagrodzony przez Towarzystwo Królewskie za wkład w matematykę i fizykę.
Praca Rogera Penrose'a wywarła głęboki wpływ na nasze zrozumienie wszechświata, czarnych dziur i podstawowej natury fizyki. Jego wkład nadal inspiruje i stanowi wyzwanie dla współczesnych badaczy.