Boyle inntok gjennom hele karrieren en uavhengig posisjon i forhold til alle andre skoler, og han var lite opptatt av den eventuelle praktiske nytten av forskningen sin. Han var selv overbevist alkymist, men kritiserte likevel de delene av alkymien som han mente var for dårlig fundert. Han medvirket til å få opphevet Henrik IVs forbud mot forsøk med å mangfoldiggjøre gull og sølv. Han opponerte mot Aristoteles' inndeling av materien i fire elementer og Paracelsus' tre prinsipper, men kom selv ikke lenger enn til å slå fast at det sannsynligvis var mer enn fire – kanskje også mer enn fem – grunnstoffer. Han beveget seg i retning av et moderne syn på grunnstoff som udelelige komponenter i legemer, og forsto forskjellen mellom en blanding og en kjemisk forbindelse. Han forbedret teknikker for å bestemme bestanddelene i en blanding, og kalte prosessen «analyse».