Discret sur l’avancée de ses recherches ce ne fut que le 21 août 1669 qu’il fait connaître à l’Académie son projet de balance qui le rendit célèbre. Cette balance, enfermée dans une caisse de bois d’où sortent deux tiges supportant des plateaux, est basée sur le principe d’un parallélogramme déformable grâce à ses articulations, les plateaux restant toujours horizontaux. Roberval eut l'ingénieuse idée de placer les plateaux au-dessus du fléau, alors que depuis des millénaires, ils étaient placés en dessous.
Mais à rendons à César…
Son apport scientifique fut plus important que la balance. Ses idées sur la mécanique et la notion de
« centre de gravité » furent reprises par Newton.
Dans le domaine expérimental, dès ses jeunes années, il démontra son extraordinaire habileté, le positionnant très en avance sur les savants du 17ème siècle. En 1647, il aurait réalisé la première expérience décisive prouvant l’existence de la pression et de la pesanteur de l'air. Ses contributions en mathématiques sont loin d'être négligeables. Il étudia et inventa une classe de lignes courbes. On parle encore aujourd’hui de « courbe robervalienne » en géométrie. On le crédite de nombreuses autres découvertes.
Roberval eut aussi la volonté de démocratiser la science en s’adressant aux ouvriers, ce qui en fait un précurseur. Ses idées religieuses paraissent aussi en avance sur son temps : sa foi absolue dans le seul témoignage des sens le fit taxer, à l'instar de l'ensemble des promoteurs des sciences exactes, de libertin et de déiste, un siècle avant les philosophes des Lumières.
Peu après son arrivée à Paris, il avait reçu la permission d’attacher à son nom celui de Roberval, village de l’Oise où il vivait avec ses parents. C’est ainsi que cette commune rentra dans l’histoire. Elle a rendu hommage au savant en édifiant la plus grande balance Roberval du monde...
Gilles de Roberval mourut en son domicile du collège de Maître Gervais où il demeurait depuis 1631.
Il fut inhumé soit dans l’église, le cimetière ou sous les charniers de Saint-Séverin. Aucune trace de tombe ou d’épitaphe le concernant n’a été retrouvée permettant plus de précision.