Серед найвідоміших теорем Соловея: «кожна множинадійсних чисел вимірюється мірою Лебега» узгоджується з теорією множин Цермело — Френкеля без аксіоми вибору, а також виключає поняття 0#. Соловей довів, що існування реального вимірюваного кардинала рівнозначно існуванню вимірюваного кардинала. Він також довів, що якщо є сильною межею одиничного кардинала, більшого, ніж строго компактний кардинал, тоді зберігається. В іншій роботі він довів, що якщо є незліченним регулярним кардиналом, а — постійною множиною, то можна розкласти на об'єднання роз'єднаних постійних множин.
Solovay, Robert M. (1970). «A model of set-theory in which every set of reals is Lebesgue measurable». Annals of Mathematics. Second Series. 92 (1): 1–56. doi:10.2307/1970696.
Solovay, Robert M. (1967). «A nonconstructible Δ13 set of integers». Transactions of the American Mathematical Society. American Mathematical Society. 127 (1): 50–75. doi:10.2307/1994631. JSTOR 1994631.
Solovay, Robert M. and Volker Strassen (1977). «A fast Monte-Carlo test for primality». SIAM Journal on Computing. 6 (1): 84–85. doi:10.1137/0206006.