Kozmologija in splošna relativnostna teorija:
* Penrose-Hawkingov izrek singularnosti: Sodeloval je s Stephenom Hawkingom, da bi dokazal obstoj singularnosti v vesolju-času in pokazal neizogibnost črnih lukenj v splošni teoriji relativnosti. To delo je revolucioniralo naše razumevanje vesolja in njegovega izvora.
* Konformna ciklična kozmologija (CCC): Predlagal je model za vesolje, ki nakazuje ciklični vzorec širjenja in krčenja, pri čemer se vsak cikel konča z velikim krčem in se nato ponovno pojavi kot veliki pok.
* Twistor Theory: Penrose je razvil ta matematični okvir za opis prostora-časa in gravitacije, ki lahko poenoti splošno teorijo relativnosti s kvantno mehaniko.
Drugi prispevki:
* Penrose Tiling: Odkril je neperiodično razporeditev ravnine in dokazal, da lahko obstajajo aperiodični vzorci.
* Stopnišče Penrose: Predlagal je to paradoksalno strukturo, ki se zdi kot neskončno vzpenjajoče se stopnišče, čeprav je to v resničnem življenju nemogoče.
* Delo na temeljih kvantne mehanike: Raziskoval je vlogo zavesti pri problemih kvantnega merjenja in predlagal alternativne interpretacije kvantne mehanike.
Nagrade in priznanja:
* Nobelova nagrada za fiziko (2020): Nobelovo nagrado si je delil z Reinhardom Genzelom in Andreo Ghezom za odkritje, da je nastanek črne luknje robustna napoved splošne teorije relativnosti.
* Wolfova nagrada za fiziko (1988): Nagrajen za svoje delo na področju splošne relativnostne teorije, zlasti izrekov singularnosti.
* Kraljeva medalja (1989): Podeljuje ga Kraljeva družba za njegov prispevek k matematiki in fiziki.
Delo Rogerja Penrosa je močno vplivalo na naše razumevanje vesolja, črnih lukenj in temeljne narave fizike. Njegovi prispevki še danes navdihujejo in izzivajo raziskovalce.