Stephen Hawking nie stworzył żadnych fizycznych wynalazków, ale wymyślił kilka wnikliwych teorii z kosmologii. Opracował teorie na temat czarnych dziur, w tym drugie prawo, które stwierdza, że czarna dziura nigdy zmniejsza powierzchnię w zakresie klasycznej fizyki. Prawo to sugeruje, że czarne dziury są gorące.
Hawking również teoretyzował koncepcję czarnych dziur "bez włosów", która charakteryzuje czarne dziury po ich masie, momencie pędu i ładunku. Użył teorii kwantowej, aby pokazać, że czarna dziura może zniknąć i emituje ciepło, w przeciwieństwie do wcześniejszego przekonania, że nic nie może uciec przed czarną dziurą. Zasugerował, że zajmie to więcej czasu niż wiek wszechświata, aby czarna dziura o tej samej masie, co słońce, zniknie. Jego teoria głosi, że gdy rozwinie się czarna dziura, promieniuje ona energią i zaczyna tracić masę. Promieniowanie nie dostarcza informacji o zawartości czarnej dziury, a gdy czarna dziura zniknie, wszystkie informacje zostaną utracone. Hawking był pierwszym, który pokazał, jak galaktyki mogą powstać w wyniku fluktuacji kwantowych. Próbował także opracować kwantową teorię grawitacji, która dotyczy czarnych dziur. Publikacje Hawkinga to "Krótka historia czasu: od wielkiego wybuchu do czarnych dziur" oraz "Wszechświat Stephena Hawkinga: The Cosmos Explained".
