Наукова діяльність До кола інтересів Р. І. Шарлая входили питання гастроентерології, кардіології, онкології, рентгенодіагностики, інфекційної патології, фармакотерапії. Незважаючи на повоєнні труднощі, Роман Іванович особливу увагу приділив дослідженню патогенезу виразкової хвороби. У підсумку він захистив докторську дисертацію «Нейрогуморальные факторы патогенеза язвенной болезни» у Вченій Раді Київського медичного інституту (1948).