Kozmológia a všeobecná relativita:
* Penrose-Hawkingove teorémy singularity: Spolupracoval so Stephenom Hawkingom, aby dokázal existenciu singularít v časopriestore, čím demonštroval nevyhnutnosť čiernych dier vo všeobecnej relativite. Táto práca spôsobila revolúciu v našom chápaní vesmíru a jeho pôvodu.
* Konformná cyklická kozmológia (CCC): Navrhol model pre vesmír, ktorý naznačuje cyklický vzor expanzie a kontrakcie, pričom každý cyklus končí Veľkým Crunchom a potom sa znovu objaví ako Veľký tresk.
* Teória Twistora: Penrose vyvinul tento matematický rámec na opis časopriestoru a gravitácie, ktorý má potenciál zjednotiť všeobecnú teóriu relativity s kvantovou mechanikou.
Ďalšie príspevky:
* Dlaždice Penrose: Objavil neperiodické dlaždice roviny, čo dokazuje, že môžu existovať aperiodické vzorce.
* Penroseovo schodisko: Navrhol túto paradoxnú štruktúru, ktorá sa javí ako nekonečne stúpajúce schodisko, hoci v skutočnom živote je to nemožné.
* Práca na základoch kvantovej mechaniky: Skúmal úlohu vedomia v problémoch kvantového merania a navrhol alternatívne interpretácie kvantovej mechaniky.
Ocenenia a uznania:
* Nobelova cena za fyziku (2020): O Nobelovu cenu sa podelil s Reinhardom Genzelom a Andreou Ghezovou za objav, že tvorba čiernych dier je robustnou predpoveďou všeobecnej teórie relativity.
* Vlčia cena za fyziku (1988): Ocenený za prácu vo všeobecnej teórii relativity, konkrétne za vety o singularite.
* Kráľovská medaila (1989): Ocenený Kráľovskou spoločnosťou za jeho prínos k matematike a fyzike.
Práca Rogera Penrosa mala hlboký vplyv na naše chápanie vesmíru, čiernych dier a základnej podstaty fyziky. Jeho príspevky aj dnes inšpirujú a vyzývajú výskumníkov.