К 16 годам юноша усвоил философию и богословие, медицину и естествознание; изучил несколько языков, в том числе древнегреческий и древнееврейский; проштудировал трактаты Ф. Бэкона, Дж. Локка, Т. Гоббса, Б. Спинозы, Р. Декарта. Получив значительное наследство, Бойль обосновался в поместье отца Столбридж и занялся написанием эссе по вопросам морали, а также устройством химической лаборатории и химическими опытами.
В 1656 г. поднаторевший в науках естествоиспытатель переехал в Оксфорд и стал членом, а затем и неофициальным главой Общества наук, переместившегося в Лондон и получившего в 1662 г. статус Лондонского Королевского общества (ЛКО) — фактически первой в мире академии наук. В 1665 г. ученый получил диплом доктора медицины Оксфорда, ставший признанием его заслуг перед университетом. Неоценим вклад Бойля и как первого в мире организатора науки и инициатора создания проблемных научных коллективов (исследовательских групп). В 1680 г. Бойля избрали президентом ЛКО, однако он «отклонил эту честь, потому что требуемая при этом присяга нарушила бы его религиозные принципы».
В Оксфорде Роберт Бойль на свои деньги построил научную лабораторию, одну из лучших в Европе, в которой он, безоглядно тратя свое состояние, всю жизнь занимался экспериментами, положившими начало химии как отдельной науки и ее ответвлению — аналитической химии. Физические и химические опыты Бойля дали миру впервые состав минеральных вод, черные чернила, белый фосфор, фосфорную кислоту, газ фосфин, много солей, лабораторные весы, индикаторную бумагу...
В своей лаборатории, имевшей еще и превосходную научную библиотеку, ученый воспитал немало учеников, находившихся на его попечении. Многие ассистенты Бойля стали позднее мировыми знаменитостями — великий английский естествоиспытатель и изобретатель, отец экспериментальной физики Р. Гук, немецкий химик, член Парижской АН В. Гомберг, немецкий химик и врач, в своих изысканиях предваривший теорию флогистона — И.И. Бехер, английский физик Р. Таунли и другие.
В историю естествознания Бойль вошел как автор первого научного определения химического элемента (знаменитый трактат «Химик-скептик»; 1661) и газового закона Бойля — Мариотта, по которому «упругость воздуха находится в обратном отношении к объему». Эту «гипотезу» — «В защиту учения относительно эластичности и веса воздуха» — ученый опубликовал в 1662 г. Научный мир признает Бойля и как создателя «теории о корпускулярном строении веществ, ставшей шагом вперед на пути развития атомно-молекулярной теории», а также как первого систематизатора веществ, сгруппировавшего их по физическим и химическим свойствам.
Не меньший интерес проявлял ученый муж к философии и языкознанию. Значительных успехов добился он и в теологии: написал ряд глубоких богословских работ, перевел за свой счет Библию на ирландский и турецкий языки. Сочинял Роберт и стихи.
Скончался ученый-энциклопедист в Лондоне 30 декабря 1691 г. Погребен в Вестминстерском аббатстве.
Наследников у Бойля не было (он никогда не был женат), и весь свой капитал естествоиспытатель завещал на развитие науки в Англии и продолжение деятельности ЛКО, а также на физические и богословские чтения. Чтения под названием «Лекции Бойля» в защиту христианской религии от «печально известных неверных, а именно атеистов, деистов, язычников, иудеев и мусульман» проводят ежегодно в Лондоне и по сей день.
Рассказ о внучатом племяннике Роберта Бойля — Ричарде (1694 — 1753) лучше всего начать с перечисления лиц, которым граф патронировал. Достаточно назвать троих из них — известных ныне всему миру. Это английский архитектор и садовод, стоявший у истоков британского классицизма и системы английского сада У. Кент. Немецкий композитор эпохи барокко, принявший британское подданство, известный своими операми, ораториями и концертами Г.Ф. Гендель. Один из крупнейших английских поэтов эпохи британского классицизма А. Поуп.
Сам факт покровительства графа Бёрлингтона виднейшим представителям трех направлений искусства — архитектуры, музыки и поэзии — говорит о чрезвычайной одаренности мецената и его поразительном умении разглядеть и поддержать другие таланты. Эту способность Ричард приобрел с детства. Сын пэра Англии априори обязан был знать и ценить искусство.
Получив достойное образование, всласть попутешествовав по Европе, Ричард, как истинный аристократ, всерьез увлекся архитектурой и масонством. В Италии граф познакомился с английским живописцем Уильямом Кентом, подружился с ним, пригласил его к себе на постоянное жительство и до кончины Уильяма покровительствовал ему. (Кента похоронили в 1748 г. в семейной усыпальнице Бёрлингтонов.)
Покоренные творчеством итальянского зодчего А. Палладио, Бёрлингтон и Кент изучили и собрали рукописи великого итальянца («Четыре книги об архитектуре», чертежи Палладио, его реконструкции и обмеры античных памятников и т.д.) и, вернувшись в Англию, стали всячески пропагандировать палладианство.