Вклад Роберта Оппенгеймера в развитие теоретической физики включает:

• Формулировку квантовой теории двухатомных молекул. 5 Вместе с немецким физиком-теоретиком Максом Борном учёный вывел формулу, которая позволила учитывать и движение электронов, и колебания ядра молекул. 5 Эта формула получила название приближения Борна — Оппенгеймера и упростила расчёты теоретических физиков. 5
• Доказательство теоремы Эренфеста — Оппенгеймера. 13 Учёные доказали, что ядра, состоящие из нечётного числа частиц-фермионов, должны подчиняться статистике Ферми — Дирака, а из чётного — статистике Бозе — Эйнштейна. 13 Это утверждение позволило показать недостаточность протонно-электронной гипотезы строения атомного ядра. 13
• Вклад в теорию ливней космического излучения. 13 Оппенгеймер использовал для описания высокоэнергетических явлений формализм квантовой электродинамики, разработанный Полем Дираком, Вернером Гейзенбергом и Вольфгангом Паули. 13
• Работу над расчётом искусственной радиоактивности элементов. 13 Вместе с аспиранткой Мельбой Филлипс учёный разработал теорию, которая объясняет результаты экспериментов с использованием дейтронов. 13 Она получила известность как процесс Оппенгеймера — Филлипс и используется до сих пор. 13
• Исследования в области астрофизики. 24 В конце 1930-х годов Оппенгеймер с учениками написал ряд статей по астрофизике, в том числе по белым карликам и нейтронным звёздам. 2 В 1939 году учёный вместе со студентом Хартлендом Снайдером опубликовал статью, в которой предсказывалось существование чёрных дыр. 25