W latach 1958–1965 zajmował stanowisko assistant professor na Uniwersytecie Pensylwanii, a od 1965 do śmierci był full professor na Uniwersytecie w Princeton, gdzie kończył wówczas zawodową karierę Henry Fairfield Osborn, profesor biologii.
Tematyka pracy naukowej Praca doktorska Praca doktorska R. MacArthura, wykonywana pod opieką G.E. Hutchinsona – twórcy pojęcia n-wymiarowej niszy ekologicznej, dotyczyła nisz pięciu gatunków owadożernych ptaków z rzędu wróblowych (Passeriformes) żerujących w lasach New England (Cape May, Yellow-rumped, Black-throated Green, Blackburnian i Bay-breasted). Rejestrował częstość i czas żerowania ptaków poszczególnych gatunków w różnych strefach poszczególnych jodeł, świerków i sosen, na różnych wysokościach, w różnych odległościach od pnia, na końcach gałązek ze świeżymi igłami i pączkami, wśród martwych igieł oraz na gałązkach bez igieł, pokrytych porostami (16 różnych stref). Zgromadził dane doświadczalne pozwalające wykazać, że liczebność populacji ptaków jest ograniczana przez dostępność pokarmu (pojemność środowiska) oraz że różne gatunki nie zajmują tej samej niszy ekologicznej wbrew zasadzie wypierania (jak wówczas uważano) – mają różne preferencje żywieniowe.