Treballà als observatoris d’Hamburg (1919), del mont Wilson (1931) i del mont Palomar, on el 1943, amb l’ajut del telescopi gegant, resolgué en estels el nucli de la nebulosa d’Andròmeda, fet que el portà a establir dos tipus de poblacions estel·lars: població I i població II. Determinà que existeixen dos tipus ben definits de Cefeides. Aquestes observacions el portaren, el 1952, a corregir la constant de Hubble en la mesura de les distàncies intergalàctiques. El 1954 determinà l’origen d’una intensa radiofont en la constel·lació del Cigne, i explicà la seva teoria sobre l’emissió d’ones de ràdio en la col·lisió de dues galàxies. Descobrí els asteroides Icarus i Hidalgo.