Realizó observaciones de las manchas solares y confirmó la naturaleza gaseosa del sol. Instaló un telescopio en Slough (Berkshire) con un espejo de 1, 22 m y una distancia focal de 12, 2 m. Con este telescopio descubrió dos satélites de Urano y los satélites sexto y séptimo de Saturno. Concluyó que la Vía Láctea tiene forma de disco más grueso en su centro y colocó al sol cerca del centro del disco. También analizó las nebulosas, aportando nuevas informaciones sobre su constitución y aumentando el número de nebulosas observadas aproximadamente de 100 a 2. 500. Herschel fue el primero en formular que estas nebulosas estaban compuestas de estrellas.