Robert Millikan a fait de nombreuses découvertes dans les domaines de l'optique, de l'électricité et de la physique. L'une de ses découvertes les plus importantes a été la détermination de la charge d'un électron. Ses calculs ont contribué à prouver que les électrons sont des particules fondamentales ou indivisibles.
Millikan est également connu pour avoir découvert les rayons cosmiques, qui sont des formes de rayonnement ionisant provenant de l'espace. L'étude des rayons cosmiques est essentielle pour déterminer la composition et l'accélération du soleil et d'autres formations dans l'espace. Millikan a été nommé au Conseil national de recherches pendant la Première Guerre mondiale et a apporté d'importantes contributions au développement de dispositifs anti-sous-marins.