因為這巨大的發現，赫歇爾如願以償地成為一名職業科學家。1781年，皇家學會決定吸收赫歇爾為會員。
英王喬治三世親自接見這位異邦僑居的而且是業餘的科學家，冊封他為皇家天文學家。他的每年薪金達到200鎊，可以專門從事天文研究。
赫歇爾研究了星團和星雲。
他發現，在茫茫宇宙的區域裏，很多地方的恒星密度十分大，恒星集中，遠遠高於其他天域，於是他想到這應該是恒星成團出現。他的先進的望遠鏡，使得很多被誤認為是星雲的恒星團以真實的麵目呈現在世人麵前。當然，星雲也確實存在，這一點赫歇爾業已指出。
1800年的時候，赫歇爾用十分精確的溫度表進行實驗，他研究太陽光譜的各種色光的熱作用。在這個過程中，赫歇爾發現了太陽光中的紅外線作用。他科學地推測得出了紅外輻射的性質。
在赫歇爾那裏，誕生了彩色光度學。
他對雙星的研究作出了重要的貢獻。他發現了在恒星中有互相繞行的雙星現象。人們大多數情況下都認為雙星之間是純粹偶然，沒有必然的規律。赫歇爾卻告訴人們，雙星存在著科學的引力作用，牛頓定律不僅僅在地球和太陽係，就是在遙遠的恒星上，萬有引力的定律也是正確的，雙星就是宇宙空間內萬有引力定律的強有力證明。
1782年，赫歇爾發表了雙星表，記載了共227對雙星，到1784、1821年兩次增加，共增加579對。
赫歇爾對天文的觀測一向以準確、精細著稱。
他對恒星采用計數的測量方法。他先確定好星空位置，一步一步地、詳詳細細地把這個位置內的恒星數出來，做好記錄。
通過恒星計數，赫歇爾發現太陽係可能是處在銀河係中心附近的地方，而不在銀河係的正中心。現代的觀測證明了他的推斷。
通過恒星計數，赫歇爾還發現銀河係的形狀，他指出銀河係是一個扁平狀的圓盤一樣的數以幹億萬億計的星體組成的物體。
1783年，赫歇爾取得了又一重大的天文學成就。這可以算為他的幾大重要功績之一。他通過研究數顆恒星的運動，發現太陽係正在發生偏移。太陽自己也在運行，它不是在空中不動，而是朝武仙座以極其緩慢的速度推進。
隻不過因為這實在太微小了，人們難以覺察出來。赫歇爾打破了太陽靜止的假說。更進一步說明，茫茫宇宙沒有中心，太陽係也不是真正的中心。這些論證和天才的布魯諾的哲學推測相符。讓我們更加讚歎布魯諾的天才預見能力，也更加緬懷這位人類進步史上真正的英雄。
赫歇爾製作的最先進的望遠鏡是在十個助手的協助下完成的，這是一架巨型望遠鏡。整整用了四年時間，赫歇爾才完成了40英尺長、口徑48英寸的望遠鏡的製作。
利用先進的天文望遠鏡，他發現了土星的兩顆衛星。
但是這個大望遠鏡因為太重而變了形。
赫歇爾在南非的好望角建立了天文台。
他的兒子約翰·赫歇爾也成為著名天文學家，父子二人共同創建了英國皇家天文學會，他榮任第一任會長。
1822年8月25日，赫歇爾逝世。
這位自學成才的天文學巨匠，是18世紀最偉大的天文學家。