Основные труды в области физики звёзд и туманностей. В 1904 году обнаружил, что яркая звезда Кастор А (α Близнецов) является спектрально-двойной с периодом 9,2 сут. В 1917 году нашёл новую звезду в галактике NGC 4227 и две новые звезды в галактике NGC 4321. В 1918 году предпринял попытку определить расстояние до галактик путём сравнения видимого максимального блеска новых в туманности Андромеды с блеском новых в Млечном Пути и получил результат — 500 000 световых лет. Этот результат показал, что туманность Андромеды и другие спиральные туманности находятся далеко за пределами Млечного Пути. Вёл дискуссию (известную как «Большой спор») с X. Шепли по поводу размеров Галактики, а также по вопросу, являются спиральные туманности другими галактиками или относительно небольшими близкими объектами. Указал, что в центральной плоскости видимых с ребра спиральных туманностей наблюдается тёмная полоса поглощающего вещества и что система Млечного Пути, вероятно, обладает тем же свойством.