ası tarafından, Rusya'da astronomi mühendisleri yetiştirme "geleneği" yaratmak amacıyla organize edilmişti. Bu mühendisler o zaman henüz yoktu ve yabancı mühendisler, yurtdışından, kaliteli mekanik çalışmaları için bizzat davet edilmekteydi.

Struveler'in Alman kökeni ve Otto Struve'ün Beyaz Rus Ordusu ile olan askeri geçmişi, aile için yaşamı zorlaştırmaya başladı. Aile, Boşlevikler'in baskılarından kaçınmak amacıyla, Kharkiv'den, o sırada hala Beyaz Ordu'nun hakimiyetinde olan Sivastopol'e taşınmak zrounda kaldı. Ancak burada, ailenin çoğu bir dizi talihsiz olay sonucunda kaybedildi: Struve'ün en küçük kız kardeşi Elizabeth boğuldu, erkek kardeşi Werner tüberküloza yakalanarak öldü ve babası 4 Kasım 1920'de kalp krizi geçirerek hayatını kaybetti. Annesi ve kız kardeşi 16-17 Kasım 1920'de Kharkiv'e geri dönerken, Otto Rus İç Savaşı sırasında, Wrangel'in ordusunun kaçışına katıldı. Askeri taşımayla, Sivastopol'den Türkiye'ye kaçtı ve Rusya'ya bir daha dönmedi. Daha sonrasında, Sovyetler Birliği'ndeki bazı konferanslara davet edildiyse de, çeşitli sebeplerle bunları geri çevirmiştir.

Otto, Gelibolu'da ve sonrasında Konstantiniyye'de geçirdiği bir buçuk yıllık sürgün boyunca, yardım kuruluşlarında yemek yiyen ve bulabildiği her işte çalışan, beş parasız bir mülteci haline gelmiştir. Bir süre boyunca, odun keserek geçimini sağlamış, 6 başka Rus memurla beraber bir çadırı paylaşmıştır. Ancak bir akşam, yanlarındaki çadıra yıldırım düşmüş ve içindeki herkesin ölümüne sebep olmuştur. Struve bunun üzerine Almanya'daki amcası Hermann Struve'e, onun birkaç ay önce, 12 Ağustos 1920'de hayatını kaybettiğinden habersiz, akıl danışmak amacıyla bir mektup yazmıştır. Mektubu alan amcasının dul eşi Eva Struve, Hermann'ın ölümünden sonra Berlin-Babelsberg Gözlemevi'nin başına geçen Paul Guthnick'le iletişime geçmiştir. Ancak, Almanya da savaştan ötürü zor durumda olduğundan, bir Rus için orada iş ayarlamak oldukça zordur. Bu yüzden, Guthnick 25 Aralık 1920'de, Williams Bay, Wisconsin'deki Yerkes Gözlemevi müdürü Edwin B. Frost'a bir mektup yazarak, Struve için bir pozisyon ayarlanmasını istemiştir. 27 Ocak 1921'de gelen cevapta, Frost elinden geleni yapacağını belirtmiştir. 2 Mart 1921'de, Frost Struve'e bir mektup yazmış ve onu Yerkes'te çalışmaya davet etmiştir. Aslında, Struve'ün Türkiye'de yaşadığı şartlar düşünülünce, mektubun eline geçmiş olması büyük bir şanstır. 11 Mart'ta Struve, teklif için teşekkürlerini sunduğunu ve kabul ettiğini yazdığı mektubu göndermiştir. Mektup, resmi bir dille, İngilizce olarak yazılmış, ancak Alman dilbilgisi kullanılmıştır: Bu da Struve'ün o zamanki zayıf İngilizce hakimiyetini göstermektedir.(Sonrasında, ABD'deki tanışmalarında, Almanca konuşarak iletişim kurmuşlardır.) Struve, ayrıca, tayfsal astrofizik konusunda hiçbir tecrübesi olmadığını da belirtmiştir. Yine de, Frost Struve’e bir pozisyon açılması için yaptığı başvuruda, “Onu yalnızca soyağacını düşünerek bile işe almaya büyük bir memnuniyetle hazırım… Otto Struve’ü birinci sınıf bir sprektroskopist ve astrofizikçi olarak görüyoruz” demiş, Kharkiv’deki eğitiminin doktora derecesine denk olduğunu ifade etmiştir (Struve bunu hiç iddia etmemiştir ve muhtemelen durum bu değildir). Yolculuk belgelerinin ve maddi kaynakların ayarlanması birkaç ay sürmüştür. Ağustos 1921’in sonlarında, Struve vizesini ve yolculuk biletlerini, Türkiye’deki ABD Konsolosluğu’ndan almıştır. Eylül’de ‘’S.S. Hog Island’’ gemisine binmiş ve 7 Ekim 1921’de New York’a ulaşmıştır. Orada karşılanmış ve trene bindirilmiştir. 2 gün sonra ise, Chicago’ya varmıştır.

1921 sonlarına doğru Struve, Yerkes'te yıldızsal spektroskopi asistanı olarak, ayda $75'a çalışmaya ve aynı zamanda da yetiştirme kursu almaya başlamıştır. Gözlemevi düşüşte olduğundan, Struve sınıftaki tek öğrenciydi. 1922'de, yalnızca yaz dönemi için üç yeni öğrenci katılmış, içlerinden biri sonrasında devam etmiştir. Bu kursta, ders anlatımı yoktu; öğrenciler okuma yaparak, uygulamalar ve profesörlerle yaptıkları tartışmalar aracılığıyla öğreniyordu.

Struve, yetenekli bir bilim insanı ve hızlı öğrenen bir öğrenci olduğunu kanıtladı. ABD'ye varışının üzerinden beş ay geçtikten sonra, Gamma Ursae Minoris'teki bir zonklayan yıldızı keşfederek, bunun üzerine Eylül 1922'de bir makale yayınladı. Gözlem yapmak için Yerkes'teki herkesten daha fazla vakit harcıyor, orada bulunan her türlü teleskopla denemeler yapıyordu. Aynı zamanda Williams Bay'de de hava durumu gözlemleri yapmaktaydı. 24 Ekim 1922'de, 991 McDonalda asteroidini ve aynı yıl 14 Kasım'da 992 Swasey adlı başka bir asteroidi keşfetti.

1923 Aralık ayında Struve, Chicago Üniversitesi'nde, kısa-dönem spektroskopik çift yıldızlar üzerine olan doktora tezinin savunmasını yaptı. Frost, Struve'ün zorunlu bazı doktora sınavlarından muaf tutulmasına yardım etmiştir. Örneğin, Almanca ve Fransızca sınavları için, Struve'ün Rusya'dayken bolca bilimsel literatür okuması yaptığını ve bu dilleri iyi bildiğini bildirmiştir. Struve, sonradan üniversitede öncelikle bir eğitmen (Ocak 1924), sonra asistan profesör (1927) ve en sonunda profesör (1932) olarak görev yapmıştır.

Frost, Struve'ün hızlı yükselişine yardım etmesinin yanında, başka gözlemevlerinden gelen iş teklifi mektuplarını ona göstererek, Struve'e, Chicago Üniversitesi'nde kalması gereken, ne kadar değer verilen bir bilim insanı olduğunu kanıtlamıştır. 1932 ve 1947 yılları arasında, Struve Yerkes Gözlemevi'ni yönetmiştir; 1939'dan 1950'ye kadar, McDonald Gözlemevi'nin kurucu yöneticisi olarak görev yapmış; 1 Haziran 1952'den 1962'ye kadar ise, Virginia Üniversitesi'ndeki, Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi'nin ilk yönetisi olmuştur. Tüm bu yıllar boyunca, hep Amerika'da kalmış, yalnızca konferanslar ve Cambridge Üniversitesi'ne, Ağustos 1928 ile Mayıs 1929 arasında, 8 aylık bir maaşlı ziyaret için ülkeden ayrılmıştır. 
Bir Guggenheim Ödülü için başvurmuş ve kazanmıştır; bu sayede de yolculuğu ve Cambridge'deki yaşama masrafları için maddi kaynak yaratmıştır. Cambridge'deyken, Struve daha çok yıldızlararası madde üzerine çalışmıştır. Ayrıca Leiden'e küçük bir ziyarette bulunarak, Jan Oort ile buluşmuştur.

Struve, Yerkes Gözlemevi'ne ün kazandıran ve Chicago Üniversitesi'nin astronomi bölümü yeniden şekillendiren, oldukça başarılı bir yöneticiydi. Özellikle, durgunlaşmış ve önemli katkıları bulunmayan ama fakültede konumu bulunan, kalıcı araştırmacıları işten çıkartarak, yavaş yavaş bilimsel kadroyu yenilemiştir. Ancak bu biraz zorlu olmuştur. Struve, gözlemevine ilk gidip, son çıkan kişi olarak, çalışanların çalışma saatlerine dair notlar almış, sonrasında da bunları kullanarak bürokratik adımlar atmıştır. İşten çıkardığı kişilerin yerine, sonradan dünyaca ünlü bilim insanları haline gelen, genç ve yetenekli araştırmacıları almıştır. İşe aldığı bu araştırmacıların arasında, Subrahmanyan Chandrasekhar (1983 Nobel Fizik Ödülü'nü almıştır), Gerard Kuiper (meşhur Kuiper Ödülü'nün başkahramanıdır), Bengt Strömgren, Gerhard Herzberg (1971 Nobel Kimya Ödülü), William Wilson Morgan ve Jesse L. Greenstein bulunmaktadır. İkinci Dünya Savaşı'nın sonrasında, aralarında Pol Swings, Jan Oort (radyo astronomisinin "babası"), H. C. van der Hulst, Albrecht Unsöld ve Marcel Minnaert'in de bulunduğu, önde gelen bazı Avrupalı araştırmacıları da davet etmiştir. Bu kişilerin çoğunluğunun yabancı olması, atamalara karşı, Büyük Buhran sırasında, Amerikalılar’ın işlerinden ediliyor olması gibi sebeplerle, bilimsel memurların şiddetli itirazına sebep oldu. Hindistan doğumlu, bir süre Sovyetler Birliği’nde de kalmış olan Chandrasekhar’ın komünist bağlantıları olduğundan da şüphe ediliyordu. Struve, her vakada, yeni çalışanlarını savunmak ve aklamak için inanılmaz bir çaba göstermiştir ve bu çabaları, sonradan Yerkes’te ve Chicago Üniversitesi’ndeki bilimsel okulun kurulması sırasında meyvelerini vermiştir. Örneğin, Chandrasekhar, tüm kariyerini Chicago Üniversitesi’nde bir bilim insanı ve idareci olarak, Struve’e yardım ederek geçirmiş, sonunda da 1949 yılından itibaren, onun American Astronomi Derneği’ndeki başkanlığını ve ‘’Astrophysical Journal’’ ’daki (Astrofizik Dergisi) baş editörlük görevini devralmıştır.

1940lar’ın sonuna doğru, çoğunu Struve’ün bizzat davet etmiş olduğu genç araştırmacılar, tanınmış bilim insanları haline geldi. Ancak bu durum, Struve’ün her dediğini yapmak istememeleri ve kendi kariyerlerini ilerletme aşamasında olmalarından ötürü, bir miktar sürtüşmeye sebep olmuştur. 1947 yılında, Struve Yerkes Gözlemevi’ndeki yöneticilik görevinden istifa ederek, Berkeley'deki astronomi bölümünün başkanı ve Leuschner Gözlemevi'nin yöneticisi olarak işe başlamıştır. Yerkes'teki yerini Kuiper almıştır; ancak ikilinin ilişkisi, Struve'ün Yerkes yönetimini kontrol altında tutma eğiliminden ötürü, zaman zaman gerginleşmiştir. Benzer gerginliklerin, Chandrasekhar'la da olduğuna dair söylentiler olsa da, bu iddialar, Struve'ün meslektaşlarıyla olan bilimsel ilişkilerini, idari ilişkilerin üzerinde tuttuğunu söyleyen Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley Chandrasekhar tarafından yalanlanmıştır. Struve'ün Berkeley'e gitmesinin bir sebebi, bürokrasiden sıkılmış olmasıydı. Berkeley'de, kişisel araştırmaları ve öğrencileri için harcayabileceği daha çok zamana sahip olmuştur.

1937 yılında, Struve sonradan Struve-Sahade etkisi(S-S etkisi) olarak adlandırılan bir olayı keşfetmiştir: büyük kütleli çift yıldızlarda, ikinci yıldız geri çekilirken oluşan, çizgilerinin görünür zayıflığı olayını. Bu etki, ayrılmış birincil ve ikinci tayfın yeniden oluşturulmasında sorunlara yol açmaktadır. Aynı yıl, yıldızlararası hidrojeni, iyon halinde keşfetmiştir.

1959'a gelindiğinde, Struve, en üretken astronomlardan biri olarak 900'den fazla akademik makale ve kitap yayınlamıştı (Muhtemelen sadece Ernst Öpik 1094 yayınıyla onu geçmektedir.). Yayınlarının çoğunluğu, astronomiyi popülerleştirmek adına yapılmıştır. Özel olarak, "Popular Astronomy" 'de(Popüler Astronomi)(1923–1951, dergi 1951 yayın hayatını bitirmiştir) 39 makale (ve 10 başka yayın), "Sk