Cambió la manera de observar el Universo gracias a su descubrimiento sobre la luminosidad de las estrellas. En el Observatorio de Harvard (E.E.U.U.) estudió las estrellas variables, Cefeidas, que brillaban y se oscurecían en intervalos de tiempos regulares. Sus trabajos en la Pequeña Nube de Magallanes le permitieron, en 1912, deducir que existía una relación entre el brillo aparente de estas estrellas y su periodo de variación. Fue nominada al premio Nobel, pero cuatro años despues de su muerte.