Raymond Bradley est reconnu sur le plan international pour ses recherches en paléoclimatologie, qui ont hautement contribué à la compréhension de la nature et des causes du changement climatique. Il a consacré la majeure partie de sa recherche sur les variations climatiques en Arctique et dans la région de l’Atlantique Nord. Il a notamment participé durant de nombreuses années à plusieurs campagnes de terrain dans l’Arctique canadien, au Groenland, et dans le nord de la Scandinavie pour y étudier les conditions paléoenvironnementales en utilisant les sédiments lacustres en tant qu’archives climatiques du passé.