约翰·赫歇尔被誉为一个时代最伟大科学家之一，他的主要成就是发现了很多星体，尤其是卫星。
更令人吃惊的是，约翰·赫歇尔虽然对天文学方面做出了很大的贡献，但是他从未在任何科研机构任职，他都是在自己的生活中仅仅依靠私人财产进行天文研究、从事自己的爱好。赫歇尔凭借兴趣加努力，开辟了天文学的观测时代，为20世纪的天文学发展构筑了一个坚实的平台。他的一生中，制造了大量望远镜，进行了很多创造性的观测，他的主要贡献在于：
1781年赫歇尔兄妹在天文观测中发现了1颗新的行星——天王星，在当时引起了很大的轰动，甚至引起了狂热爱好天文学的英国国王乔治三世的注意，并于1816年封他为爵士。
1783年通过对一些恒星资料的研究分析，赫歇尔推论出太阳也在进行空间运动，叫作太阳的本动。后又通过多年详细观测，对一些一定选区的恒星进行采样统计，1785年赫歇尔绘制了一幅扁而平、轮廓参差的银河系结构图。这幅图是以太阳为中心，初步确立了银河系的概念。
1787年赫歇尔发现2颗天王星卫星，分别称之为天卫三、天卫四。1789年发现2颗土星卫星，称为土卫一、土卫二。另外，他还长期坚持对双星的观测，先后刊布包含848对新发现的双星表。同时还指出大多数双星并非是偶然靠在一起的光学双星，而是物理双星，双星的2颗子星还会互相绕转。
赫歇尔通过对星团、星云的系统观测，还先后多次出版星团和星云表，其中刊载的星团和星云数量达2500个。1800年他在太阳光谱中红外波段发现了辐射，这是人类首次探测到天体的红外辐射。