Con gái của Hawking, Lucy chào đời năm 1970. Sau đó ít lâu Hawking khám phá ra thứ sau này được biết đến dưới tên "Định luật thứ hai của cơ học hố đen", khẳng định rằng chân trời sự kiện của hố đen không bao giờ có thể thu nhỏ hơn. Cùng với James M. Bardeen và Brandon Carter, ông đề xuất bốn định luật của cơ học lỗ đen, vạch ra một sự tương đồng với động lực học cổ điển. Dưới ảnh hưởng của Hawking, Jacob Bekenstein, một nghiên cứu sinh của John Wheeler, đi xa hơn—và cuối cùng tỏ ra chính xác—khi đơn thuần áp dụng các quan niệm động lực học sang cơ học lỗ đen. Những năm đầu thập niên 1970, công trình của Hawking với Carter, Werner Israel và David C. Robinson ủng hộ luận điểm của Wheeler về "hố đen không có tóc", rằng bất kể hố đen ban đầu tạo thành từ vật liệu nào, nó hoàn toàn có thể mô tả bằng ba tính chất khối lượng, điện tích và sự tự quay. Tiểu luận có tên "Những Hố đen" của ông thắng giải thưởng Quỹ Nghiên cứu Lực Hấp dẫn tháng 1 năm 1971. Cuốn sách đầu tiên của Hawking Cấu trúc Vĩ mô của Không-Thời gian viết với George Ellis xuất bản năm 1973.