Curtis studerte til astronom ved University of Michigan og University of Virginia. Mellom 1902 og 1920 jobbet han ved Lick Observatory hvor han undersøkte stjernetåker, et arbeid som ble innledet av astronmen James Edward Keeler. I 1920 ble han leder for Allegheny Observatory og samme år startet den store debatten. Han hevdet, og fikk etter hvert rett i, at Melkeveien var én av mange galakser.