公元1924年发现恒星的质量－光度关系。认为很大质量的星体由于辐射压超过引力收缩，故不能存在。
分辨出仙女座大星云和其他几个旋涡状星系的边缘为一个个恒星，揭示了河外星云的本质，并发现仙女座大星云的外层旋臂上有造父变星，利用它测定了这个星云的距离。
发现恒星运动的不对称性现象。
公元1925年提出河外星系的形态分类法。
首次提出银河系由许多次系合成的观点。
建立疏散星团的分类法。
发现天狼伴星光谱线的引力红移，证实白矮星上存在高密度物质。
确定行星状星云光谱中的特殊发射线是在密度非常稀薄状态下氧两次电离所产生的禁线，从而否定了新元素存在的推测。
公元1926年提出造父变星光变的脉动理论。
第一次国际经度联测。
公元1927年提出球状星团的分类法。
发现银河系的自转并算出太阳绕银心转动的速度和银河系的总质量。
首次发现恒星的自转。
发明石英钟，后人用作标准时间，证实地球自转有起伏。
明确提出用地球自转的不均匀性，以解释月球运动的某些偏差。
公元1929年提出关于天体起源的引力不稳定理论。
发现星系发光度和其谱线红移之间的关系，说明来自星云的光呈现谱线红移，其数值和星云距离成正比。
公元1930年根据行星运动的摄动理论计算，发现冥王星，是万有引力的又一验证。
发明“日冕仪”，解决非日全食时观测日冕的困难。
发明折反射望远镜。
发现亚巨星和亚矮星。
测定月球的辐射和温度。
发现银河系内的星际吸光现象，启示星际有弥漫物质存在。
公元1931年由光谱分析证认出金星的大气主要成分是二氧化碳。
1931－1933年，从木星、土星等外行星的光谱照片，认识到这些大行星上的大气富有氨、甲烷、氢，从而推测地球形成时大气成分为水、氨、甲烷和氢等。
公元1932年，从无线电接收中稳定持久的噪声，发现太阳系外银河来的无线电波，开始了射电天文学的研究。
比利时勒梅特提出“原始原子”爆炸膨胀的宇宙模型。
苏联列·兰道用费米气体模型，推测恒星坍缩的质量。
1933－1938年，发现星际介质中含有氰和氢化物的分子。
第二次国际经度联测。
公元1934年华夏建立南京紫金山天文台。
理论预计恒星崩溃达到核密度时可形成“中子星”。
提出质量大于1.3个太阳的冷却天体，必然发生“万有引力”的坍缩。
公元1935年出版恒星视差总表。
公元1936年进行流星的照相观测，证实流星大多属太阳系，并利用流星观测资料测定地球高空大气的密度。
发现地球自转速率的季节性变化。
公元1937年德国海德堡天文计算所编制成包括1535个恒星的FK8基本星表。
公元1938年
提出太阳和恒星上氢是核燃料，碳是催化剂，氦是灰烬的热核反应的主要机制，用以阐明它们的能源。
发现木星的两个卫星——木卫十和木卫十一。
编制成包括个基本恒星的位置和自行的总星表。