Hawking ha trabajado en las leyes básicas que gobiernan el universo. Junto con
Roger Penrose mostró que la Teoría General de la Relatividad de Einstein implica que el espacio y el tiempo han de tener un principio en el Big Bang y un final dentro de agujeros negros. Semejantes resultados señalan la necesidad de unificar la Relatividad General con la Teoría Cuántica, el otro gran desarrollo científico de la primera mitad del siglo XX. Una consecuencia de tal unificación que él descubrió era que los agujeros negros no eran totalmente negros, sino que podían emitir radiación y eventualmente evaporarse y desaparecer. Otra conjetura es que el universo no tiene bordes o límites en el tiempo imaginario. Esto implicaría que el modo en que el universo empezó queda completamente determinado por las leyes de la ciencia.
Sus numerosas publicaciones incluyen "La Estructura a Gran Escala del Espacio-tiempo" con G. F. R. Ellis, "Relatividad General: Revisión en el Centenario de Einstein" con W. Israel, y "300 Años de Gravedad", con W. Israel. Stephen Hawking ha publicado tres libros de divulgación: su éxito de ventas Breve historia del tiempo, Agujeros negros y pequeños universos y otros ensayos y más recientemente en 2001, El universo en una cáscara de nuez, y en 2005, Brevísima historia del tiempo, una versión revisada y ampliada de su primer best-seller.
En la actualidad el cosmólogo considera inevitable un desastre en el planeta en los próximos 100 años y ve el futuro de la especie humana en el espacio.
