Praca naukowa Robin jako pierwszy we Francji wprowadził zastosowanie mikroskopu w anatomii normalnej i patologicznej. W latach 1845–1846 publikował artykuły o układzie limfatycznym i żylnym zwierząt morskich, mechanizmie rozrodczym kałamarnicy, anatomii porównawczej narządów płciowych, budowie tkanki włóknistej oraz morfologi różnych pasożytów zwierząt i roślin. Jego początkowe badania wykazały dwie jego cechy, umiejętne wykorzystanie mikroskopu i podejście porównawcze do przedmiotu badań. Jako pierwszy opisał Oidium albicans (obecnie Candida albicans) i pleśniawkę jako pasożytniczą chorobę wywołaną przez tego grzyba. Później zajął się badaniem histologii układu nerwowego kręgowców i mikroskopijną strukturą guzów. Doszedł do wniosku, że do badania organizmów nie wystarczy już obserwacja mikroskopowa i konieczne są badania biochemiczne. Przy ówczesnym poziomie rozwoju nauki okazało się to jednak bardzo trudne i doprowadziło Robina do błędnej interpretacji niektórych zjawisk. Realizując swój ambitny program badań histologicznych i biochemicznych Robin popełnił poważne błędy, ale dokonał także szeregu ważnych odkryć. M.in.