Filho de um músico da Guarda Hanoveriana - para a qual entrou aos quatorze anos - foi para a
Inglaterra em
1757, onde começou a ganhar a vida como músico e organista.
Por volta de
1766, começou a estudar seriamente
astronomia e
matemática.
Em 1781, mais precisamente no dia 13 de março, Herschel descobriu o planeta Úrano (que inicialmente tomou por um cometa). Pouco depois, foi nomeado astrónomo da corte. Em
1787 descobriu dois satélites de Úrano.
A primeira das mais importantes descobertas de Herschel em astronomia foi o movimento intrínseco do
Sol através do
espaço, em
1783.
Observou cuidadosamente o movimento de sete estrelas e demonstrou que
estas convergiam para um ponto fixo (que interpretou como sendo o ápex
solar).
De
1782 a
1785,
Herschel catalogou estrelas duplas e publicou extensos catálogos, no
primeiro dos quais sugeriu que muitas delas poderiam estar em
movimento orbital relativo. Em
1793, mediu novamente as posições relativas de muitas estrelas duplas, comprovando assim sua hipótese.
Desenvolveu também os primeiros conhecimentos sobre a constituição da
Galáxia, além de ter descoberto a
radiação infra-vermelha na luz do Sol e algumas notáveis conjecturas a respeito das propriedades dessa radiação.