Robert Millikan dokonał wielu odkryć w dziedzinie optyki, elektryczności i fizyki. Jednym z jego najważniejszych odkryć było określenie ładunku elektronu. Jego obliczenia miały zasadnicze znaczenie dla udowodnienia, że elektrony są podstawowymi lub niepodzielnymi cząstkami.
Millikan znany jest również z odkrywania promieni kosmicznych, które są formami promieniowania jonizującego z kosmosu. Badanie promieni kosmicznych jest niezbędne do określenia składu i przyspieszenia słońca i innych formacji w przestrzeni. Millikan został powołany do National Research Council w czasie I wojny światowej i wniósł ważny wkład w rozwój urządzeń przeciw okrętom podwodnym.
