Bradleys spesialområde var astrometrien, det vil si posisjonsbestemmelse av stjerner. Under sine himmelsobservasjoner med hans for dette formål spesialkonstruerte senitteleskop, som han foretok sammen med Samuel Molyneux i hans observatorium, oppdaget han i 1725 under studiet av stjernen fenomenet at lyset bøyes på en måte som henger sammen med jordens bevegelse runst solen. Heri var et tidlig virkelig for det heliosentriske verdensbilde. Likeledes gav observasjonen et holdepunkt for å begynne å regne på lysets hastighet. Og dette klarte Bradley ganske godt (i motsetning til Christiaan Huygens), nemlig med det ettertiden har funnet å være «feil» med bare én prosent. Han diskuterte sine funn i 1728 med hoffastronomen Edmond Halley og offentliggjorde i januar 1729.