1973年，他研究了黑洞附近的量子效應，發現黑洞會像天體壹樣發出輻射，輻射的溫度與黑洞的質量成反比，這樣黑洞會因為輻射而逐漸變小，但溫度會越來越高，最後以爆炸告終。黑洞輻射還是霍金輻射(包括德？Sitter空間中Hawking輻射的發現意義重大，它統壹了廣義相對論、量子場論和熱力學，是彎曲時空中的量子場論。
1973之後，他的研究轉向了量子引力理論。雖然人們還沒有得到壹個成功的理論，但已經發現了它的壹些特征。比如時空在普朗克尺度上不是平的，而是處於粉末狀態。量子引力中沒有純態，因果律被破壞，不可知性從經典統計物理和量子統計物理上升到量子引力的第三層次。
1980之後，霍金的興趣轉向了量子宇宙學，他提出了可以解決宇宙第壹推廣問題的無界條件。2004年7月，他承認自己最初對“黑洞悖論”的看法是錯誤的。《時間簡史》的副標題是從大爆炸到黑洞。斯蒂芬·威廉·霍金認為他壹生的貢獻是在經典物理學的框架內，證明了黑洞的必然性和大爆炸的奇點。黑洞變得越來越大，但在量子物理的框架下，他指出黑洞由於輻射而變得越來越小，大爆炸的奇點被量子效應不斷抹平，整個空間從這裏開始。未來20年理論物理的細節會有變化，但就概念而言，還是相當完整的。
1985年，他因為肺炎做了氣管切開術，完全喪失了說話能力。他的演講和問答只能通過語音合成器來完成。
1985，第壹次來中國，參觀了中國科學技術大學和北京師範大學。在HKUST水上報告廳做天體物理學的學術報告。
1988年，霍金的科普著作《時間簡史:從大爆炸到黑洞》發布，該書從研究黑洞的角度探索了宇宙的起源和歸宿。這本書被翻譯成40多種語言，出版了10多萬冊。然而，由於其極其困難的內容，它在西方被稱為未讀暢銷書。