Fue un filósofo natural, químico, físico e inventor. También fue un prominente teólogo cristiano. Como científico es conocido principalmente por la formulación de la ley de Boyle, además de ser considerado como el primer químico moderno. El gran mérito de Boyle como investigador científico es que materializó los principios que Francis Bacon predicó en su obra Novum Organum. Realizó importantes contribuciones en el campo de la física: la ley de Boyle, el descubrimiento del papel del aire en la propagación del sonido, las investigaciones acerca de la fuerza expansiva en la congelación del agua, acerca de la densidad relativa, la refracción en cristales, electricidad, color, hidrostática, etc. Además, realizó estudios acerca de la combustión y la respiración descubriendo la intervención del oxígeno, así como experimentos en fisiología en los que se veía obstaculizado por la "sensibilidad de su naturaleza", que le impedía realizar disecciones anatómicas, especialmente de animales vivos, a pesar de saber que eran "más instructivos".
La digestión anaeróbica es el proceso en el cual microorganismos descomponen material biodegradable en ausencia de oxígeno. Este proceso genera diversos gases, entre los cuales el dióxido de carbono y el metano son los más abundantes (dependiendo del material degradado). En biodigestores se aprovecha esta liberación de gases para luego ser usados como combustible. Este descubrimiento resultaría con interés científico por la manufactura de gas producido por la descomposición natural de materia orgánica, que fue reportado por primera vez en el siglo XVII por Robert Boyle y Stephen Hale, quienes notaron que al perturbar los sedimentos en lagos y ríos se liberaba un gas inflamable.
El lienzo representa a un filósofo natural (precursor del científico moderno) recreando uno de los experimentos con bomba de aire de Robert Boyle, en el que un pájaro se ve privado de oxígeno y es observado por un variado grupo de espectadores.
En 1659, Robert Boyle encargó la construcción de una bomba de aire, en ese entonces conocida como «pneumatic engine» (máquina neumática), que actualmente se conoce como bomba de vacío. Boyle comprobó las consecuencias del aire "enrarecido" en la combustión, el magnetismo, el sonido y los barómetros, examinando de igual manera los efectos de la presión atmosférica incrementada sobre varias sustancias. Además, incluyó un par de experimentos hechos en criaturas vivas:
Experimento 40: demostró la habilidad de los insectos de volar con una presión atmosférica reducida.
Experimento 41: probó que los seres vivos necesitan el aire para poder sobrevivir. En este intento de descubrir la razón del «por qué la respiración es tan necesaria para los animales, de tal forma que la naturaleza los ha equipado con pulmones.
Mientras los hombres observaban con atención, la alondra que estaba dentro de la campana de vidrio "comenzó a dar muestras de cansancio y a marearse" al cabo de diez minutos, murió. Boyle realizaba este experimento con el objetivo de comprobar el efecto de la falta de aire en los seres vivos. Valiéndose de la bomba, extrajeron lentamente todo el aire que había en el interior de la campana. La muerte del pájaro, concluyó Boyle, demuestra que "el aire tiene alguna cualidad, la cual todavía no alcanzamos a comprender, que lo hace necesario para la vida de los animales". Aunque se trataba del año 1659, la idea que se tenía de la respiración no había cambiado un ápice desde el siglo II d.C. cuando Galeno proclamó que los animales respiraban simplemente para enfriar el corazón por medio del aire.
Las investigaciones del médico británico John Mayow demostraron que, durante la respiración, los pulmones extraían del aire pequeñas partículas que eran absorbidas por la sangre. El aire expulsado por los pulmones no servía para mantener la vida. Un siglo después, Joseph Priestley logró aislar el gas que hace posible la vida animal. Lo que él llamó "aire deflogisticado" se conocería posteriormente con el nombre de "oxígeno".
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