兩大理論
奇性定理：補充了愛因斯坦廣義相對論的不足之處。開創性地運用拓撲學的方法，證明廣義相對論方程會導致奇點解，間接地證明了大爆炸奇點的存在。而愛因斯坦早先是否認奇點存在的，甚至還寫過論文以論證其不可能性。
霍金輻射：1974年霍金發表《黑洞在爆炸嗎？》一文。這是20世紀引力物理在愛因斯坦之後的最偉大論文。在論文中，他把量子理論效應引進了黑洞研究，證明了從黑洞視界附近會蒸發出各種粒子，這種粒子的譜猶如來自黑體的輻射。隨之黑洞品質降低，溫度就會升高，最終導致黑洞的爆炸。
三大貢獻
學術貢獻：憑藉奇點定理和霍金輻射，霍金提出了無邊界宇宙理論。首次嘗試從科學而非神學的角度，解釋時間的起點和宇宙的起源，第一次把上帝從宇宙的創造物中完全摒除出去。直接證明了亞里斯多德、奥古斯丁、牛頓等人曾在宇宙中為上帝杜撰的那個關於“第一推動”的神話，完全是虛幻的。
科普貢獻：霍金1988年撰寫的《時間簡史》，曾穩居《星期日時報》暢銷榜長達237周，成為了最暢銷的科普作品，被翻譯成40多種語言，累計發行2500萬冊。霍金也憑此家喻戶曉，成為了當代宇宙黑洞學說的代名詞。
勵志典型：全身癱瘓、不能說話且唯一能動的地方只有兩隻眼睛和3根手指的霍金，不僅頑強活了下來，竟然還取得了學術上的巨大成就，這足以稱得上是一段傳奇而勵志的典範。霍金的事蹟更是成為中國學生從小到大作文中的必寫例子。
四種假說
星際移民假說：早在2011年，霍金在接受美國視頻共用網站BigThink訪談時就稱地球將在兩百年內毀滅，人類要想活命只能移民外星球。他預測，到2600年，世界將擁擠得 “摩肩擦踵”，電力消耗將讓地球變成“熾熱”的火球。想要避免這樣的世界末日，最好的方法就是移民到太空，探索人類在其他星球上生活的可能。
AI威脅假說：霍金一直是AI威脅論的主要旗手。早在2014年12月，霍金接受英國廣播公司（BBC）採訪時就明確表示：“製造能夠思考的機器無疑是對人類自身存在的巨大威脅。當人工智慧發展完全，就將是人類的末日。”
外星人假說：霍金在美國探索頻道2010年4月25日播出的紀錄片《跟隨史蒂芬•霍金進入宇宙》中說，外星人存在的可能性很大，但人類不應主動尋找他們，應盡一切努力避免與他們接觸，從而避免黑暗森林打擊！（劉慈欣三體中所提到的理論）
時光機假說：霍金聲稱帶著人類飛入未來的時光機，在理論上是可行的，所需條件包括太空中的蟲洞或速度接近光速的太空船。不過，霍金也警告，不要搭時光機回去看歷史，因為“只有瘋狂的科學家，才會想要回到過去‘顛倒因果’。”