Этот труд был воспринят неодинаково ученым миром. Эксперименты Бойля подвергались критике. Для доказательства своей правоты Роберт Бойль провел дополнительные опыты. Физик-любитель Ричард Таунли повторил опыты Бойля и прислал ему их результаты. В отличие от Бойля, Таунли рассматривал опыты с газом в ином плане. Получив результаты Таунли, Бойль отозвался о них в высшей степени одобрительно: «Я не замедлю признать, что я не свел опыты, которые я проделал с измерением расширения воздуха, к какой-либо гипотезе. В то время как искусный джентльмен мистер Таунли попытался вывести то, что недоставало у меня. Мой помощник сказал мне, что проводил наблюдения с той же самой целью год назад, и они показали довольно хорошее согласие с теорией мистера Таунли», – писал Роберт Бойль. Во втором издании книги, в 1662 году, Бойль развивает свою (и Таунли) теорию и выводит закон, гласящий, что «упругость воздуха находится в обратном отношении к объему». Через 15 лет этот физический закон был переоткрыт французом Эдмом Мариоттом, совершенно независимо от Бойля. Поэтому он и носит название закона Бойля-Мариотта.
Годом раньше, в 1661 году, вышла самая знаменитая книга Бойля «Химик-скептик». В ней он доказывает, что химия должна стать самостоятельной наукой, а не заниматься попытками превращения неблагородных металлов в золото и поисками способов приготовления лекарств. В этой книге Бойль дал первое научное определение понятию элемента. Четкой идеи о том, что представляет собой элемент, у Бойля не было. Он представлял себе его в виде неких первочастиц, которые, соединяясь, образовывали корпускулу. (По сути, это понятие не было у Бойля конкретизировано, и через 100 лет Лавуазье на основе новых достижений науки развил понятие элемента, вложив в него конкретное содержание.) Книга «Химик-скептик» пользовалась громадным успехом, первый ее тираж был мгновенно распродан. Очень скоро появились и ее переводы на другие языки, в том числе и на латынь. Но, несмотря на огромную популярность, далеко не всеми учеными взгляды Бойля были восприняты, а учение о «четырех стихиях» и «трех началах» присутствовало в химии до конца XVIII века.
Оставаясь вне политики, не имея семьи, Бойль тратил все свои средства на науку. Некоторое время он исполнял обязанности президента Королевского общества и был одним из директоров Ост-Индской кампании.
В 1665 году Бойль получил степень почетного доктора физики Оксфордского университета. В 1680 году он был избран президентом Королевского общества, но от должности отказался.
