Robert Millikan ha fatto numerose scoperte nel campo dell'ottica, dell'elettricità e della fisica. Una delle sue scoperte più importanti fu la determinazione della carica di un elettrone. I suoi calcoli sono stati determinanti nel dimostrare che gli elettroni sono particelle fondamentali, o indivisibili.
Millikan è anche noto per la scoperta dei raggi cosmici, che sono forme di radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio. Lo studio dei raggi cosmici è essenziale per determinare la composizione e l'accelerazione del sole e di altre formazioni nello spazio. Millikan è stato nominato nel Consiglio Nazionale delle Ricerche durante la prima guerra mondiale e ha dato importanti contributi allo sviluppo di dispositivi anti-sottomarini.