Estudià a Princeton i treballà d’astrònom ajudant a l’observatori de Cambridge (Anglaterra). Tornà als EUA el 1905, on fou professor i després director de l’observatori de Princeton i astrònom de l’observatori de Mount Wilson. El 1913, estudiant els estels pròxims al Sol, descobrí una important relació entre les lluminositats i els tipus espectrals dels estels. Per a representar gràficament aquesta relació, ideà un diagrama (amb independència d’E.Hertzsprung), anomenat diagrama de Hertzsprung-Russell. Estudià també els sistemes dobles eclipsants. Juntament amb Vogt, enuncià un important teorema (anomenat de Russell-Vogt), relatiu a l’evolució estel·lar.