Sein Hauptforschungsgebiet waren Doppelsterne - also Systeme, in denen zwei Sterne umeinander kreisen. Robert Aitken hat die Positionen der Komponenten vermessen und Bahnen und Umlaufzeiten berechnet. Mehr als 3.000 Doppelsterne hat er entdeckt und katalogisiert.
Doppelsterne sind eine Art Sternwaage. Denn bei genau bekannter Bahn lassen sich die Massen der beiden Sterne berechnen. So waren Robert Aitkens Daten von großer Bedeutung, um mehr über den Aufbau und die Entwicklung von Sternen zu verstehen.
Später hat der Astronom auch die Bahnen von Kometen und Planetenmonden berechnet. 1908 fuhr er mit einer Expedition auf die unbewohnte Koralleninsel Flint mitten im Pazifik, um eine totale Sonnenfinsternis zu beobachten.
1951 ist Robert Aitken im Alter von 86 Jahren verstorben. Trotz seiner Verdienste wäre er heute vermutlich weitgehend vergessen. Aber ein 1970 nach ihm benannter Krater auf der Mondrückseite hat ihn so gut wie unsterblich gemacht.
Denn lange nach der Benennung stellte sich heraus, dass sich sein Krater am Nordrand eines mehr als 2.000 Kilometer großen Einschlagbeckens befindet. Dieses wird heute inoffiziell Südpol-Aitken-Becken genannt - und erinnert stets an den Astronomen mit den Doppelsternen.