Alvin: Dr. Robert Ballard var chefvidenskabsmand på adskillige dyk af dybhavs-undervandsfartøjet Alvin, som ejes og drives af WHOI. Alvin er blevet brugt til at udforske en bred vifte af undervandsmiljøer, inklusive vraget af Titanic, hydrotermiske udluftninger og dybhavskoralrev. Ballard brugte Alvin til at udføre mange af sine mest berømte udforskninger, herunder opdagelsen af hydrotermiske åbninger på East Pacific Rise og vraget af Titanic.
NOAA Okeanos Explorer: Dr. Robert Ballard er hovedefterforsker ved National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Okeanos Explorer, et program, der bruger autonome undervandsfartøjer (AUV'er) og ROV'er til at udforske havet. Ballard har deltaget i flere Okeanos Explorer-ekspeditioner, herunder en nylig ekspedition for at udforske vraget af USS Indianapolis i Stillehavet.
Ud over disse projekter har Dr. Robert Ballard også været involveret i en række andre forsknings- og udforskningsprojekter, herunder:
* Deepsea Challenger-ekspeditionen, som i 2012 tog Ballard til det dybeste punkt i havet, Challenger Deep in the Mariana Trench.
* The Search for Amelia Earhart, et projekt til at finde vraget af Amelia Earharts fly, som forsvandt i 1937.
* Black Sea Maritime Archaeology Project, som leder efter skibsvrag i Sortehavet.
* LOST 52-projektet, som leder efter resterne af ubåde fra den amerikanske flåde, der blev tabt under Anden Verdenskrig.