Escribió libros sobre semántica (Carnap 1942, 1943, 1956), lógica modal, llegando muy cerca en Carnap (1956) a la semántica de mundos posibles actualmente considerada estándar por esa lógica que Saul Kripke propuso a partir de 1959, y sobre los fundamentos filosóficos de probabilidad e inducción (Carnap 1950, 1952).