20世纪60年代末，斯蒂芬·霍金的病情进一步恶化，在珍妮和他的朋友们的多次劝说下，他才决定使用轮椅。他周围的同事、朋友和亲人看着他那日趋衰弱的身体，都十分为他担忧。但是，这时的霍金正处在攻关时期，他没有因病情的恶化而消沉，而是全身心地投入到研究工作中去，迎接他事业巅峰时代的到来。用轮椅代替了拐杖，虽表明他身体状况不如从前了，但也给他带来了不少方便，他可以坐在轮椅上到各处走走。珍妮为了照顾好霍金，全力以赴，努力设法帮助霍金克服困难，力求与霍金一起过一种正常的生活。霍金之所以有如此坚强的毅力，除了他喜欢的研究事业吸引着他之外，再就是珍妮无微不至的照顾和精神上的强大支持。
1968年，霍金曾被邀请到英国的理论天文学学院担任一个职务，这个学院位于剑桥的郊区，在一幢现代化建筑里。弗雷德·霍伊尔曾担任过该院的院长，后来，他与剑桥当局产生了矛盾，最后大吵了一场辞职了。霍伊尔离开之后，理论天文学学院就同剑桥的天文台合并到一起，把“理论”一词给删去了，而名之为“天文学学院”。与此同时，一位年轻的射电天文学家西蒙·米顿担任了学院的行政主管。霍金在那里工作期间，与他合作得很好。
霍金在天文学学院每周只工作3个上午。他到学院工作时，要从他所居住的小圣玛丽巷出来，然后沿着公路一直到郊外。很显然，这么远的路程坐轮椅是不行的，霍金就设法搞到了一辆专供残疾人用的三轮车，上班时就骑着这辆三轮车。他到达学院后，米顿亲自出来迎接他，并帮他下车和上楼。霍金在学院里有自己的办公室，随着他的声望的日益提高，学院也越来越重视他。因为霍金在这个学院里使该院吸引了不少科学家和研究生来此工作和交流学术观点，也使这个学院增色不少。米顿是个很重视人才的领导者，他对霍金评价很高，称霍金是“有吸引力的人物”。
霍金虽然在天文学学院工作，但他对天文学并不感兴趣。他最感兴趣的还是理论物理学。对人要求很严格。在上班时间里，他总是坐在办公室里，使用电子计算机、纸和笔进行运算和写作，有时也静静地坐在那里思考。多少年来他都是这样工作的。
西蒙·米顿后来回忆说，与霍金在一起工作是比较困难的一件事，因为他容易急躁、缺乏耐心，很少有风趣和幽默的时候。与他在一起工作的秘书经常向米顿反映，说与霍金在一起共事太不容易了。霍金的一个新雇用的助手几次找到米顿，含着泪水抱怨工作负担太重，霍金要求太苛刻。在这种情形下，米顿总是向这些秘书、助手们解释说，霍金的这种性格可能是由于他的病情所造成的。
实际上，霍金的情绪有时确实很糟，对周围的人表现出急躁和不耐烦。与霍金比较熟悉的罗杰·彭罗斯则认为，霍金的行为多半是由他的个性而不是由他的疾病所致。由于他对自己要求很高，他希望别人也精力充沛地工作和把工作做好，他与蠢人简直不能相处。这也许是霍金不能与天文学学院的秘书、助手们友好地相处的另一种解释吧!
天文学学院似乎比凯斯学院更能意识到霍金的价值。院方想方设法地尽量帮助霍金，减轻他因残疾所带来的各种不方便。他们在霍金的办公室里装了一部电话。这部电话的自动化程度在当时是相当高的，霍金拿起电话来，只要按一个按钮，他就能拨通所想要拨的电话。因为在他房间里专门装上了一个中继线箱，预先把电话都设置好了。院里找来技术人员，花了整整一个星期才把电话装好。
霍金之所以在天文学学院受到如此礼遇，还因为当时他几乎成了传奇式的人物。在他到天文学学院之前，剑桥大学对于霍金以及他所做的研究工作就有许多传说，他被罩上了神秘的光环。许多研究生一听到斯蒂芬·霍金这个名字就肃然起敬，他的崇拜者越来越多，他的所作所为受到许多人的瞩目。20世纪70年代初，传媒已经特别注意霍金了，他在人们心中的形象也逐渐树立起来。随着霍金一项又一项新成果的问世，他备受人们尊敬，被看作是“活着的爱因斯坦”。尽管他的身躯已经被病魔折腾得不成样子，但他在人们心目中的形象却是高大的。
西蒙·米顿后来回忆说，他和霍金的第一次见面是在1972年，那时霍金说话已经相当困难，在听他说话时必须非常集中注意力才能听得懂。在问霍金问题时最好问一些只用回答是与否的问题，以便让霍金容易回答。但霍金讨厌别人问他这样简单的问题，因为这表示问话者没有把霍金当作正常的人看待。他希望能与别人正常地交谈。
20世纪70年代初，霍金开始把他的注意力转向黑洞这一奇异的天体现象。霍金在研究中有时会苦闷、彷徨，百思不得其解。也正是在这个时候，他的脑子里会突然产生灵感，一下子解决了很长时间苦苦思索而解决不了的问题，从而在研究的道路上跨出了关键的一步。霍金十分清楚地记得他在研究黑洞时所取得的第一个突破性进展的情景：1970年11月，他的第二孩子露西出生没有多长时间，一天晚上，他一边准备上床睡觉，一边还在思索着黑洞问题。他因为身体的不便，上床时动作很缓慢，这倒使他有足够的时间思考问题。突然，一个念头闪过他的脑际，他意识到他和彭罗斯发现的用以证明奇点的许多方法是可以应用于黑洞问题的研究的。这天晚上，霍金激动得一夜都没睡着觉，第二天一大早，他就打电话告诉了彭罗斯。
在以后的两年中，霍金和彭罗斯继续研究黑洞问题。发展了有关黑洞物理学的思想。随着研究的进一步展开，他们认识到，原来他们使用过的研究黑洞的方法不是那么科学，此外，他们也发现由于种种原因，在研究黑洞问题时，也存在着一些思想上的障碍。
霍金和彭罗斯开始应用热力学原理创造一种模拟方法，来研究黑洞内部发生的事情。事实上，他们并没有想把热力学的原理直接应用到黑洞问题的研究上，而是想通过用热力学创造的模型更好地理解复杂的黑洞问题。普林斯顿大学的雅格布·贝肯斯坦与霍金他们所做的不同，他是把热力学的规律直接应用于黑洞研究，并提出了一些具有创造性的思想。由此而引发了霍金、彭罗斯等人与贝肯斯坦之间的一场争论。
霍金认为，把热力学当作一种模拟方法来研究黑洞与把热力学的规律直接应用于黑洞研究是不同的，前者是科学的，后者则是荒唐的。这一争论影响比较大，在学术界持续了好几个月。当时，大多数科学家支持霍金他们的观点，对贝肯斯坦形成了很大压力。然而，贝肯斯坦并没有因此而屈服，而是继续坚持自己的观点。后来，他回忆起这次交锋时说：“在1973年的那些日子里，别人经常说我走错了路。但是，惠勒说：‘黑洞热力学虽然看上去有些古怪，但或许正因为它古怪才值得我们去研究。’惠勒的话给了我一定的安慰。”贝肯斯坦在科学上这种敢于坚持真理的做法是十分可贵的。后来，研究的进一步开展证明了霍金他们的观点是有缺陷的。霍金不久就认识到了这一点，很快修正了自己的观点，并在黑洞理论方面作出了卓越的贡献。
霍金在研究中，发现所涉及的数学问题越来越难以对付，那些阐明黑洞物理学的方程式越来越复杂。与此同时，霍金日益严重的病情已经使他既不能使用纸和笔，也不能使用打字机，只能采用把一切都记在头脑中并在头脑中处理这些方程式的方法。霍金的朋友、合作者沃那·伊斯雷尔对霍金的这种绝妙方法作了这样的描述：“在研讨会上，当人们看到黑板上写满密密麻麻的像五线谱一样复杂的数学式时，就觉得有些像是莫扎特在他的头脑中创作和演奏一首完整的交响乐一样。”
霍金有一个很大的优势，这就是他具有超常的记忆力。他能够把需要记下来的东西详尽地记在脑海中。有一次，霍金的一个学生开车送霍金到伦敦去参加一个物理学会议，霍金在车上提到多年前他在一本书上所发现的一个小小的错误，他还清楚地记得那个错误出现的页码。霍金的一位秘书还讲了霍金的另外～件事情：有一次，霍金凭记忆口述了满满40页纸的方程式，过了24小时之后，他又想起口述时的一个很小的错误。
霍金那时虽然身体状况很糟，但从20世纪70年代早期，他的出访、讲学和旅游活动开始增多。由于霍金与彭罗斯在学术研究上的合作，他作为物理学家的声望也日益提高。所以，他成了物理学界的名人，经常有人邀请他到世界各地去作报告和讲学。随着他的名气越来越大，他被人们看作是一个敢于与命运挑战的坚强斗士，为人们所称颂和钦佩。而霍金本人有时也表现出极强的个性，他厌烦别人不把他当作一个正常的人看待。
霍金具有很强的自娱自乐的本领，关于这一点，霍金的亲密朋友戴维·施拉姆记得很清楚。他说，有一次，他们在纽约参加一次会议，会议结束之后，施拉姆带霍金一家去参加一个由他的朋友举办的舞会，霍金在舞会上玩得十分开心，转动着轮椅和珍妮跳舞，把大家的情绪一下子都调动起来了。
施拉姆还戏称霍金是一个自我表现主义者，他有强烈的自我表现欲，他的那双眼睛具有很强的感染力。当霍金的名气还不算大时，他对女士们来说就有很强的吸引力，使她们对他产生很大的兴趣。戴维·施拉姆的妻子朱迪在同霍金第一次见面时，就发现他的面部表情很丰富，他的个性也很有感染力。所以，她认为，霍金对女人来说是十分具有魅力的男子。
