La sfârşitul anilor ’60, acesta împreună cu Penrose au folosit un nou model matematic complex pe care l-au creat din Teoria Relativităţii Generale a lui Albert Einstein, care a condus, în 1970, la elaborarea primei teoreme a singularităţii. Această teoremă a furnizat un set de condiţii suficiente pentru existenţa singularităţii în spaţiu-timp, presupunând şi că spaţiul şi timpul au un început în evenimentul Big Bang şi un sfârşit în găurile negre. În acest sens, Hawking a inversat ideea lui Penrose conform căreia creaţia unei găuri negre are duce la o singularitate, dovedind şi că o singularitate ar duce la crearea Universului.
