Alvin: Tri. Robert Ballard oli johtava tutkija useissa syvänmeren sukellusalus Alvinissa, jonka omistaa ja jota käyttää WHOI. Alvinia on käytetty tutkimaan monenlaisia vedenalaisia ympäristöjä, mukaan lukien Titanicin hylky, hydrotermiset aukot ja syvänmeren koralliriutat. Ballard käytti Alvinia tehdäkseen monia kuuluisimpia tutkimuksiaan, mukaan lukien itäisen Tyynenmeren nousun hydrotermisten aukkojen löytäminen ja Titanicin hylky.
NOAA Okeanos Explorer: Tri. Robert Ballard on päätutkija National Oceanic and Atmospheric Administrationissa (NOAA) Okeanos Explorer -ohjelmassa, joka käyttää autonomisia vedenalaisia ajoneuvoja (AUV) ja ROV-laitteita valtameren tutkimiseen. Ballard on osallistunut useisiin Okeanos Explorerin tutkimusmatkoihin, mukaan lukien äskettäinen tutkimusmatka USS Indianapolisin hylkyyn Tyynellämerellä.
Näiden hankkeiden lisäksi tohtori Robert Ballard on ollut mukana myös useissa muissa tutkimus- ja etsintäprojekteissa, mukaan lukien:
* Deepsea Challenger -retkikunta, joka vuonna 2012 vei Ballardin valtameren syvimpään kohtaan, Challenger Deepiin Mariana-hautaan.
* The Search for Amelia Earhart, projekti, jonka tarkoituksena on löytää Amelia Earhartin vuonna 1937 kadonneen lentokoneen hylky.
* Mustanmeren meriarkeologiaprojekti, joka etsii hylkyjä Mustaltamereltä.
* LOST 52 -projekti, joka etsii toisen maailmansodan aikana kadonneiden Yhdysvaltain laivaston sukellusveneiden jäänteitä.