Hun begynte å jobbe der i 1896 som en "datamaskin" (en person som analyserte astronomiske data), og hun fortsatte å jobbe der i over 40 år, til hun gikk av i 1940.
I løpet av sin tid på observatoriet utviklet hun Harvard Classification Scheme , et system for å klassifisere stjerner basert på deres spektraltyper. Hun katalogiserte også hundretusenvis av stjerner og oppdaget over 300 variable stjerner.