Il réalisa, en amateur, de nombreux télescopes et découvrit la planète Uranus (1781) ainsi que deux de ses satellites (1787), puis deux satellites de Saturne (1789). Fondateur de l'astronomie stellaire, il fut le premier à étudier de façon systématique les étoiles doubles. Vers 1800, il découvrit les effets thermiques du rayonnement infrarouge.
