El 1924 entrà a l’observatori astronòmic de Leiden i el 1935 n'esdevingué director fins el 1970. President de la Unió Astronòmica Internacional (1958-61), es dedicà als estudis de la Galàxia, de la qual descobrí i determinà la rotació diferencial (1927), com també les característiques particulars de la seva estructura espiral (1952). El 1950 proposà la teoria més acceptada actualment sobre l’origen dels cometes, que consisteix en l’existència de l’anomenat núvol d’Oort, situat aproximadament 1 any llum del Sol (en els límits de la seva influència gravitacional) al qual són lligats molt feblement. Quan l’òrbita d’algun d’aquests cometes és pertorbada per la proximitat d’un altre estel, pot caure cap al Sol i fer-se visible. Estudià també la distribució de les galàxies a l’Univers.