Roger Penrose birçok önemli bilimsel katkı sağlamıştır: 1. Kara Delikler: 1960'larda, genel görelilik teorisi çerçevesinde kara deliklerin oluşumunu açıklayan matematiksel modeller geliştirdi. 2. Penrose Diyagramı: Uzay-zamanın bölgelerini haritalamak için kullanılan Penrose diyagramını oluşturdu. 3. Penrose Karoları: 1974'te, periyodik olarak tekrar etmeyen bir desenle düzlemi kaplayabilen geometrik şekiller olan Penrose karolarını keşfetti. 4. Bilinç ve Kuantum Mekaniği: "The Emperor’s New Mind" ve "Shadows of the Mind" gibi kitaplarında, bilinç olgusunu açıklamak için kuantum mekaniğinin gerekliliğini savundu. 5. Konform Döngüsel Kozmoloji: 2010 yılında, Büyük Patlama'yı sonsuz kez tekrarlayan bir olay olarak gören konform döngüsel kozmoloji teorisini önerdi.