Alvin : Le Dr Robert Ballard a été le scientifique en chef lors de nombreuses plongées du submersible en haute mer Alvin, détenu et exploité par WHOI. Alvin a été utilisé pour explorer un large éventail d'environnements sous-marins, notamment l'épave du Titanic, les bouches hydrothermales et les récifs coralliens des grands fonds. Ballard a utilisé Alvin pour mener plusieurs de ses explorations les plus célèbres, notamment la découverte de sources hydrothermales sur l'East Pacific Rise et l'épave du Titanic.
Explorateur NOAA Okeanos : Le Dr Robert Ballard est chercheur principal auprès d'Okeanos Explorer de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), un programme qui utilise des véhicules sous-marins autonomes (AUV) et des ROV pour explorer l'océan. Ballard a participé à plusieurs expéditions Okeanos Explorer, dont une récente expédition visant à explorer l'épave de l'USS Indianapolis dans l'océan Pacifique.
En plus de ces projets, le Dr Robert Ballard a également participé à un certain nombre d'autres projets de recherche et d'exploration, notamment :
* L'expédition Deepsea Challenger, qui a emmené Ballard en 2012 au point le plus profond de l'océan, le Challenger Deep in the Mariana Trench.
* The Search for Amelia Earhart, un projet visant à retrouver l'épave de l'avion d'Amelia Earhart, disparu en 1937.
* Le projet d'archéologie maritime de la mer Noire, qui recherche des épaves en mer Noire.
* Le projet LOST 52, qui recherche les restes de sous-marins de la marine américaine perdus pendant la Seconde Guerre mondiale.