В 1886–1894 гг. проводил археологические исследования на территории Могилевской и Витебской губерний. В археологии предложил новый метод раскопок курганов – по слоям, с фиксацией хода работы в полевой документации. Изучал многочисленные археологические памятники Поднепровья и Посожья. Для определения и уточнения границы расселения дреговичей и кривичей провел раскопки в районах городов Могилева, Ново-Быхова, деревни Брусневичи Могилевской губернии. Около Ново-Быхова открыл первый в Беларуси могильник колочинского типа. Самым крупным археологическим исследованиям (велись 3 года – в 1890–1892 гг.) был подвергнут курганный могильник в г. Люцин Витебской губернии. Данный памятник получил европейскую известность. На примере археологических памятников Гомельского уезда пытался проследить эпохи палеолита, неолита, бронзы, раннего железа. Первым высказал мысль о заселении Беларуси в эпоху палеолита и доказывал это на примере открытой им Бердыжской стоянки. Собрал сведения о более 1000 археологических памятниках Беларуси. Составил археологические карты Могилевской, Витебской и Гродненской губерний.
Благодаря усилиям Е. Р. Романова в 1893 г. был открыт Витебский церковно-археологический музей, в 1897 г. – Могилевский церковно-археологический музей. Фонды последнего вместе с фондами музея при губернском статистическом комитете стали основой для создания губернского, ныне Могилевского областного краеведческого музея.
Принял участие в создании Этнографического отдела при Русском музее императора Александра III (ныне – Государственный Русский музей) в С.-Петербурге.
Собрал ряд значительных коллекций древностей, которые были переданы в различные музеи, в том числе созданные им. Предметы археологических и этнографических коллекций Е. Р. Романова хранятся в Государственном Эрмитаже, Музее антропологии и этнографии имени Петра Великого РАН, Государственном Русском музее в С.-Петербурге, Национальном музее Литвы и других известных музеях.
Решительно выступал в защиту археологических памятников, требовал принятия мер против их разрушителей и расхитителей.
Был награжден Малой золотой медалью Русского географического общества (1890), Большой серебряной медалью Московского общества любителей природоведения, антропологии и этнографии (1891), премией П. Н. Батюшкова Императорской академии наук (1902), Большой золотой медалью отделения этнографии Русского географического