רוברט בויל היה הצעיר מבין ארבעה עשר ילדים במשפחה אמידה באירלנד. למרות שלא היה לו חינוך אוניברסיטאי  פורמלי, הוא קיבל את החינוך המעולה ביותר שהיה אפשרי בזמנו. בגיל 12 הוא נשלח יחד עם אחיו ומורה פרטי לסיור של חמש שנים באירופה, סיור שנקטע בגלל המרד האירי שאיים על רכוש המשפחה. הוא הוא למד פילוסופיה, דת, שפות, מתמטיקה ובעיקר התוודע ליד המדעי החדש לתקופתו.

ב-1654 עבר בויל לאוקספורד ושם, בשיתוף עם רוברט הוק, ביצע שורה ארוכה של ניסויים במשאבת אויר שהומצאה זמן קצר לפני כן. בעזרת המשאבה הזו הראה בויל כי קולו של פעמון שהופעל בתוך כלי מרוקן לא נשמע. מכאן שהאוויר דרוש למעבר גלי הקול. כמו כן הוכיח בויל כי האוויר חיוני לחיים ולבעירה.

בניגוד לחוקרים אחרים אשר השתמשו במשאבה רק כדי לרוקן כלים מאוויר, חקר בויל את אופיים של הגזים על ידי כל שדחס אותם ומדד את השתנות הנפח עם הגדלת הלחץ. בויל מצא שכאשר הוא מגדיל את הלחץ המופעל על מדגם הגז, נפחו קטן. לדוגמה, כאשר הלחץ מוכפל, נפח הגז קטן בחצי.

בויל ביטא את התלות הזו בצורת חוק שהיה החוק הראשון שנוסח בעזרת ביטוי מתמטי. לחוק ישנם יישומים רבים וביניהם ההסבר לחלק מן הסכנות האורבות לצוללנים בלתי זהירים. (לעוד מידע בנושא סכנות הצלילה לחצו כאן).

הניסויים במשאבת האוויר עזרו לבויל לקבל תובנה רבה יותר של מבנה החומר. כדי להסביר את מה שהוגדר באותו זמן כ"גמישות של האוויר" פיתח בויל את המושג "חלקיקים יסודיים" אשר על ידי התמזגותם יוצרים גופיפים. לפי זאת, כל התופעות בטבע מוסברות על ידי התנועה והארגון של החלקיקים היסודיים הללו.

אתם ודאי מזהים מונחים אלה, בשפה שלנו, כאטומים ומולקולות והם עשויים להשמע לנו כנדושים ומובנים מאליהם. אלא שעלינו לזכור את התקופה בה חי בויל. למעשה הוא היה הראשון שחשב על כך שצריך לבצע ניסויים ותצפיות ועליהם לבסס תיאוריות. עד זמנו חשבו כי אפשר לבסס תיאוריות רק על ויכוחים.

עד ימיו של בויל היה עיקר עיוקם של הכימאים בנסיות להפיק זהב ממתכות זולות ולגן הם שמרו את עבודתם בסוד. בויל , לעומת זאת, פרסם את כל הניסויים שלו וטען שכל אחד חייב לעשות כך. בעיני רבים נחשב בויל עד היום ל"אבי הכימיה".