Sintesisnya terhadap tropinon, pendahulu kokain, pada tahun 1917 bukan sahaja merupakan langkah utama dalam kimia alkaloid tetapi juga menunjukkan bahawa tindak balas tandem dalam sintesis satu pot dapat membentuk molekul bisiklik. [5][6]

Beliau mencipta simbol untuk benzen yang mempunyai bulatan di tengah-tengah ketika bekerja di Universiti St Andrews pada tahun 1923. Beliau terkenal kerana mencipta penggunaan anak panah keriting untuk mewakili gerakan elektron, dan ia juga dikenali untuk menemui struktur molekul morfin dan penisilin.[7] Anulasi Robinson mempunyai aplikasi dalam sintesis total steroid.

Pada tahun 1957, Robinson mengasaskan jurnal Tetrahedron dengan lima puluh penyunting lain untuk Pergamon Press.