A sua vida adulta compreendia três períodos distintos: como inquiridor científico sem dinheiro; alcançando grande riqueza e mantendo a sua reputação de trabalho árduo e honestidade escrupulosa após o grande incêndio de 1666, e acabando por adoecer e por se tornar parte de disputas intelectuais ciumentas (este último pode ter contribuído para a sua relativa obscuridade histórica). Em algum momento ele foi simultaneamente o curador de experimentos da Royal Society, membro do seu conselho, Professor de Geometria Gresham e Surveyor da City de Londres após o Grande Incêndio de Londres (na qual ele parece ter realizado mais da metade de todas as pesquisas após o incêndio). Ele também foi um arquiteto importante de seu tempo – embora poucos de seus edifícios agora sobrevivam e alguns deles são geralmente mal atribuídos – e foi fundamental na concepção de um conjunto de controles de planejamento para Londres, cuja influência permanece até hoje. Allan Chapman o caracterizou como o “Leonardo da Inglaterra”. A Early Science de Robert Gunther em Oxford, uma história da ciência em Oxford durante o Protectorado, Restauração e Era das Luzes, dedica cinco dos seus catorze volumes a Hooke. Hooke estudou no Wadham College, Oxford, durante o Protectorado, onde se tornou um de um grupo de realistas fervorosos, liderados por John Wilkins. Aqui ele foi empregado como assistente de Thomas Willis e de Robert Boyle, para quem construiu as bombas de vácuo usadas nas experiências da lei de gás de Boyle. Ele construiu alguns dos primeiros telescópios gregorianos e observou as rotações de Marte e Júpiter. Em 1665 ele inspirou o uso de microscópios para exploração científica com seu livro, Micrographia. Com base nas suas observações microscópicas de fósseis, Hooke foi um dos primeiros defensores da evolução biológica. Ele investigou o fenômeno da refração, deduzindo a teoria da onda de luz, e foi o primeiro a sugerir que a matéria se expande quando aquecida e que o ar é feito de pequenas partículas separadas por distâncias relativamente grandes. Ele realizou um trabalho pioneiro no campo da topografia e da elaboração de mapas e esteve envolvido no trabalho que levou ao primeiro mapa em forma de plano moderno, embora o seu plano para Londres sobre um sistema de grade tenha sido rejeitado a favor da reconstrução ao longo das rotas existentes. Aproximou-se também de uma prova experimental de que a gravidade segue uma lei quadrada inversa, e formulou a hipótese de que tal relação rege os movimentos dos planetas, uma ideia que foi desenvolvida independentemente por Isaac Newton. Muito do trabalho científico de Hooke foi conduzido na sua qualidade de curador de experiências da Royal Society, cargo que ocupou desde 1662, ou como parte da família de Robert Boyle.