Alvin: Dr. Robert Ballard var sjefsforsker på en rekke dykk av dypvannsfartøyet Alvin, som eies og drives av WHOI. Alvin har blitt brukt til å utforske et bredt spekter av undervannsmiljøer, inkludert vraket av Titanic, hydrotermiske ventiler og dyphavskorallrev. Ballard brukte Alvin til å utføre mange av sine mest kjente utforskninger, inkludert oppdagelsen av hydrotermiske ventiler på East Pacific Rise og vraket av Titanic.
NOAA Okeanos Explorer: Dr. Robert Ballard er hovedetterforsker ved National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Okeanos Explorer, et program som bruker autonome undervannsfarkoster (AUV-er) og ROV-er for å utforske havet. Ballard har deltatt i flere Okeanos Explorer-ekspedisjoner, inkludert en nylig ekspedisjon for å utforske vraket av USS Indianapolis i Stillehavet.
I tillegg til disse prosjektene har Dr. Robert Ballard også vært involvert i en rekke andre forsknings- og utforskningsprosjekter, inkludert:
* Deepsea Challenger-ekspedisjonen, som i 2012 tok Ballard til det dypeste punktet i havet, Challenger Deep in the Mariana Trench.
* The Search for Amelia Earhart, et prosjekt for å finne vraket av Amelia Earharts fly, som forsvant i 1937.
* The Black Sea Maritime Archaeology Project, som søker etter skipsvrak i Svartehavet.
* LOST 52-prosjektet, som leter etter restene av U.S. Navy-ubåter som ble tapt under andre verdenskrig.