Robert Millikan fez inúmeras descobertas nas áreas de ótica, eletricidade e física. Uma de suas descobertas mais importantes foi a determinação da carga de um elétron. Seus cálculos foram fundamentais para provar que os elétrons são partículas fundamentais, ou indivisíveis.
Millikan também é conhecido por descobrir raios cósmicos, que são formas de radiação ionizante do espaço sideral. O estudo dos raios cósmicos é essencial para determinar a composição e aceleração do sol e de outras formações no espaço. Millikan foi nomeado para o Conselho Nacional de Pesquisa durante a Primeira Guerra Mundial e fez contribuições importantes para o desenvolvimento de dispositivos anti-submarinos.