電子-內部結構模型圖為了實現精確測量，他創造了實驗所必須的環境條件，例如油滴室的氣壓和溫度的測量和控制。開始他是用水滴作為電量的載體的，由於水滴的蒸發，不能得到滿意的結果，後來改用了揮發性小的油滴。最初，由實驗數據通過公式計算出的e值隨油滴的減小而增大，面對這一情況，密立根經過分析後認為導致這個謬誤的原因在於，實驗中選用的油滴很小，對它來說，空氣已不能看作連續媒質，斯托克斯定律已不適用，因此他通過分析和實驗對斯托克斯定律作了修正，得到了合理的結果。
密立根的實驗裝置隨著技術的進步而得到了不斷的改進，但其實驗原理至今仍在當代物理科學研究的前沿發揮著作用，例如，科學家用類似的方法確定出基本粒子──夸克的電量。
油滴實驗中將微觀量測量轉化為巨觀量測量的巧妙構想和精確構思，以及用比較簡單的儀器，測得比較精確而穩定的結果等都是富有啟發性的。
密立根油滴實驗中的學術不端行為
密立根開始做測定基本電荷的實驗時用的是水滴，但是用水滴在空氣中易蒸發，只能對它們的運動情況做幾秒種的觀察。
研究生哈維·弗雷徹提出使用油滴做實驗。在一天之間，弗雷徹製作了油滴實驗的設備，並在當天就進行了實驗，獲得了一個比較靠譜的基本電荷數據。那一天密立根不在實驗室。密立根在第二天回到實驗室後，看到了弗雷徹的實驗設備，非常興奮。此後兩個人一起工作，對實驗設備進行了改進。6周后，公布了實驗結果。
很顯然，這個實驗的論文應該由兩人聯合發表。但是密立根提醒弗雷徹，根據學校的要求，研究生的博士論文必須單獨署名，不能有合作者。密立根建議，弗雷徹可以在以後的某篇論文單獨署名做為其博士論文，但是做為交換條件，這第一篇論文必須只署密立根一人的名字。弗雷徹雖然感到失望，但是沒有別的辦法，同意了這一安排。於是在1910年密立根做為唯一作者發表了第一篇油滴實驗的論文，並最終獲得諾貝爾獎。弗雷徹則在第5篇論文中做為唯一作者。1982年，弗雷徹死後發表的文章中才披露了這個秘密。
這個安排雖然是兩人協定的結果，而密立根在第一論文中也提到實驗是由他和弗雷徹一起做的，但是不管以什麼理由或交換條件，剝奪研究生在參與設計和實驗的論文的署名權，仍然是一種不正當的行為。不能拿論文的署名權做交易。密立根如果大度一點的話，完全可以讓第一篇論文兩人共同署名，這與讓弗雷徹以後在某篇主要由他一個人完成的論文中單獨署名，一點也不衝突。
密立根的問題還不限於此。1981年，阿蘭·富蘭克林研究了密立根的實驗記錄本，發現密立根在記錄本中對其觀察結果進行打分，從“一般”到“最好”。根據記錄本，密立根在1913年發表的論文依據的是140次觀察，然而他把其中92次觀察的數據捨棄不用，只根據58次他認為較好的觀察結果的數據進行計算。但是，在論文中，密立根卻聲稱該論文“代表了所有的油滴實驗”。如果密立根把所有的觀察數據都包括進去，雖然不會影響其結果，卻會加大誤差。這樣，密立根通過有選擇性地刪除數據，獲得了漂亮的實驗結果，並且在論文中誤導讀者。像這樣對實驗數據進行修飾，不論是少報還是多報實驗次數，不論是刪除不利數據還是增添有利數據，都是一種嚴重的學術不端行為。
