カロライン・ハーシェル
ウィリアムはその後2年間で大きな望遠鏡を3台組み立てた。反射望遠鏡には錫と銅の合金を研磨した鏡を使った。正確さが求められ、時間がかかる研磨作業をウィリアムは自ら手がけた。
カロラインは歌の練習のかたわら、兄を手伝えるよう数学の学習を続けた。兄が指揮をして妹が歌う演奏活動をしながら天文学研究をおこなった。1777年3月、ヘンデルのオラトリオ「ユダス・マカベウス」を独唱する2人の女性の枠に選ばれ、初めて自分だけの歌声を披露することになった。1778年にはヘンデルのオラトリオ「メサイア」の公演で首席歌手を務めた。正式な声楽の訓練をほとんど受けず、家事や兄の手伝いに時間を割かれる中、5年でイングランドの音楽界の頂点にのぼりつめた。バーミンガムのフェスティバルで歌うことを求められたこともあった。人気歌手となったが、兄の側を離れず無給で手伝いを続けた。
1781年3月13日の夜、ウィリアムは天王星を発見し、著名な天文学者となった。円盤のような天体を発見したウィリアムは、新たな惑星を発見したと発表する勇気がなく、新しい彗星を発見したとロンドンの王認協会に報告した。その後数ヶ月の入念な観測により、この天体の軌道が計算され、ウィリアムの見立てが証明された。ウィリアムは自らつくった望遠鏡で新たな惑星を発見したのだった。兄妹はヨーロッパ初の太陽系外の観測にとりくんだ天文学者だった。研究には多くの時間と資金が必要で、パトロンを見つける必要があった。1782年3月、ウィリアムはジョージ3世に招かれ、自作の望遠鏡をグリニッジ天文台で披露した。ジョージ3世はウィリアムに年俸200ポンドを認めた1782年にウィリアムがジョージ3世から国王付天文官 (The King's Astronomer) に任命されると、バッキンガムシャー(現バークシャー)のダチェットに移住し、助手を務めた。
王室の援助だけでは生計が立たず、望遠鏡の製造販売で副収入を得た。