Badania Większość badań Misnera dotyczy obszaru ogólnej teorii względności, która opisuje oddziaływania grawitacyjne bardzo masywnych ciał. Przyczynił się do wczesnego zrozumienia kosmologii, gdzie jako jeden z pierwszych zwrócił uwagę na problem horyzontu, rolę topologii w ogólnej teorii względności, grawitacji kwantowej i metod numerycznych w ogólnej teorii względności. W dziedzinach kosmologii i topologii najpierw zbadał tzw. "wszechświat mixmastera", który opracował, próbując lepiej zrozumieć dynamikę wczesnego Wszechświata, i opracował rozwiązanie równania pola Einsteina, znanego obecnie jako przestrzeń Misnera. Wraz z Richardem Arnowittem i Stanleyem Deserem opublikował hamiltonowskie sformułowanie równania Einsteina, które podzieliło zunifikowaną czasoprzestrzeń Einsteina z powrotem na oddzielną przestrzeń i czas. Ten zestaw równań, znany jako formalizm ADM, odgrywa rolę w niektórych próbach ujednolicenia mechaniki kwantowej z ogólną teorią względności.