Kosmologie a obecná teorie relativity:
* Penrose-Hawkingovy teorémy singularity: Spolupracoval se Stephenem Hawkingem, aby prokázal existenci singularit v časoprostoru a demonstroval nevyhnutelnost černých děr v obecné relativitě. Tato práce způsobila revoluci v našem chápání vesmíru a jeho původu.
* Konformní cyklická kosmologie (CCC): Navrhl model vesmíru, který navrhuje cyklický vzor rozpínání a smršťování, přičemž každý cyklus končí velkým křupnutím a poté se znovu objeví jako velký třesk.
* Teorie Twistoru: Penrose vyvinul tento matematický rámec k popisu časoprostoru a gravitace, který má potenciál sjednotit obecnou relativitu s kvantovou mechanikou.
Další příspěvky:
* Dlaždice Penrose: Objevil neperiodické obklady letadla, což dokazuje, že mohou existovat aperiodické vzory.
* Penroseovo schodiště: Navrhl tuto paradoxní strukturu, která se zdá být nekonečně stoupajícím schodištěm, i když v reálném životě je to nemožné.
* Práce na základech kvantové mechaniky: Prozkoumal roli vědomí v problémech kvantového měření a navrhl alternativní výklady kvantové mechaniky.
Ocenění a uznání:
* Nobelova cena za fyziku (2020): Sdílel Nobelovu cenu s Reinhardem Genzelem a Andreou Ghez za objev, že vznik černých děr je robustní předpověď obecné teorie relativity.
* Vlčí cena za fyziku (1988): Oceněn za svou práci v obecné teorii relativity, konkrétně za věty o singularitě.
* Královská medaile (1989): Oceněno Královskou společností za jeho příspěvky k matematice a fyzice.
Práce Rogera Penrose měla hluboký dopad na naše chápání vesmíru, černých děr a základní podstaty fyziky. Jeho příspěvky nadále inspirují a vyzývají vědce i dnes.