En 1823 planteó la famosa paradoja (denominada paradoja de Olbers en su memoria) donde se pregunta: «¿Por qué el cielo nocturno es oscuro si existen infinitas estrellas que habrían de iluminarlo como si fuera de día?» Actualmente, es posible dar una respuesta razonada a esta pregunta en términos de los valores finitos de la velocidad de la luz y la edad del Universo y del desplazamiento hacia el rojo de la radiación del Big Bang.