Άρχισε να εργάζεται εκεί το 1896 ως «υπολογιστής» (άτομο που ανέλυε αστρονομικά δεδομένα) και συνέχισε να εργάζεται εκεί για πάνω από 40 χρόνια, μέχρι τη συνταξιοδότησή της το 1940.
Κατά τη διάρκεια της παραμονής της στο αστεροσκοπείο, ανέπτυξε το Σχέδιο ταξινόμησης του Χάρβαρντ , ένα σύστημα για την ταξινόμηση των αστεριών με βάση τους φασματικούς τύπους τους. Επίσης, καταλόγισε εκατοντάδες χιλιάδες αστέρια και ανακάλυψε πάνω από 300 μεταβλητά αστέρια.