Stephen Hawking nổi tiếng nhất với lý thuyết về lỗ đen. Lý thuyết này đưa ra giả thuyết rằng các lỗ đen giải phóng vật chất dưới dạng bức xạ. Ông cũng nổi tiếng với cuốn sách "Lược sử thời gian".
Hawking bắt đầu say mê các lỗ đen ngay từ đầu trong sự nghiệp của mình. Phần lõi của các lỗ đen được cho là chân trời sự kiện mà từ đó không có dạng vật chất nào có thể thoát ra ngoài một khi nó nằm trong lực hút của chúng. Tuy nhiên, Hawking cho rằng vật chất có thể thoát ra khỏi lỗ đen dưới dạng bức xạ. Loại bức xạ này được gọi là Bức xạ Hawking.
Hawking một lần nữa làm rúng động giới khoa học khi ông cố gắng xác định lại các lỗ đen bằng cách đưa ra lý thuyết rằng chân trời sự kiện không tồn tại. Thay vào đó, Hawking tin rằng có một đường chân trời rõ ràng có thể phát triển hoặc thu nhỏ kích thước. Ông cho rằng nếu nó co lại đến một kích thước nhất định cho phép lực hấp dẫn tái thiết kế, nó sẽ biến mất, giải phóng mọi thứ bị mắc kẹt bên trong. Tuy nhiên, các vật thể được giải phóng sẽ không thể nhận ra được vì lực kéo của lỗ đen sẽ khiến chúng bị cong vênh nghiêm trọng. Lý thuyết mới nhất của Hawking về lỗ đen là phản ứng trực tiếp cho vấn đề của tường lửa lỗ đen, được cho là một điểm trên chân trời sự kiện mà tại đó mọi thứ đi qua đều bị thiêu hủy.