heti valmistuttuaan Harvardista hänet palkattiin sinne matematiikan opettajaksi, ja vuotta myöhemmin hän siirtyi Massachusetts Institute of Technologyyn fysiikan apulaisprofessoriksi. Kaksi vuotta myöhemmin hänestä tehtiin fysiikan professori. Siellä viettämiensä 10 vuoden aikana hän loi Amerikan ensimmäisen fysiikan laboratorion, joka oli suunniteltu opiskelijoille omien havaintojensa ja tutkimustensa julkaisemiseksi. Pickering nimesi laboratorion Rogers Laboratory of Physics-laboratorioksi ja julisti itsensä laboratorion johtajaksi. Myöhemmin hän toimi Harvard Collegen observatorion (HCO) johtajana vuodesta 1877 kuolemaansa 1919, jossa hän teki suuria harppauksia eteenpäin tähtien spektrien keräämisessä valokuvauksen avulla.

pian yliopistolääkärin ja amatööriastronomi Henry Draperin kuoleman jälkeen Pickeringille tarjoutui tilaisuus. Draperin kuolema jätti keskeneräiseksi hänen työnsä tähtitieteen opiskelun valokuvauksen avulla. Draperilla ei ollut lapsia, jotka olisivat jatkaneet hänen perintöään, joten hänen vaimonsa Mary Anna Draper suunnitteli vievänsä hänen työnsä loppuun. Pickering kirjoitti kirjeen rouva Draperille ” … rukoilkaa muistamaan, että jos voin mitenkään neuvoa tai auttaa teitä, teen vain vähän maksaakseni tohtori Draperille ystävyydestä, jota tulen aina arvostamaan, mutta jota ei voida koskaan korvata.”Rouva Draper otti kiireesti yhteyttä ja jätti pian miehensä työn Pickeringille. Pickering päätteli, että Draperin valokuvauksen käyttö tähtitieteessä oli hyvin lupaavaa vastoin perinteistä havainnointi-ja tallennusmenetelmää käyttäen silmää instrumenttien avulla. Vuonna 1884 tällaisia havaintoja käsittelevä tutkielma julkaistiin yhdessä kirjailijan kanssa ”The late Henry Draper.”Saatuaan kritiikkiä tohtori William Hugginsilta, tohtori Draperin ystävältä, Pickering alkoi palkata lisää avustajia vahvistamaan Draperin havaintoja. Näin ollen myös Pickeringin haaremi vahvistui ja vaikutti siihen.

vuonna 1882 hän aloitti vetoomuksensa kansainvälisten muuttuvien tähtien havaintojen puolesta. Tämä sai osakseen vastustusta, mutta lopulta tällainen yhteistyö toteutui British Astronomical Associationin ja American Association of Variable Star Observersin (AAVSO) muuttujan tähden jaostossa. Pickeringillä oli hyvät välit AAVSOIHIN ja hän sai kultaisen paperiveitsen, jossa oli jalokiviä.

vuonna 1882 Pickering kehitti menetelmän kuvata useiden tähtien spektrejä samanaikaisesti laittamalla suuren prisman valokuvauslevyn eteen. Tällä menetelmällä Pickering ryhmineen nappasi kuvia yli 220 000 tähdestä. Tämä valtava määrä valokuvatutkimusta on tarjonnut tiedemiehille vuosikymmenten ajan loputtomalta tuntuvan kirjaston, joka sisältää jokaisen näkyvän tähden liikkeiden historian. Tutkimuksen sanotaan painavan 120 tonnia valokuvauslevyjen koon vuoksi.

hän myös suunnitteli yhdessä Williamina Flemingin ja Annie Jump Cannonin kanssa spektriluokkien aakkostojärjestelmään perustuvan tähtiluokitusjärjestelmän, joka tunnettiin ensin Harvardin Tähtiluokituksena ja josta tuli Henry Draperin luettelon perusta.

vuonna 1896 Pickering julkaisi havaintoja aiemmin tuntemattomista viivoista tähden ζ-Puppis spektrissä. Nämä viivat tulivat tunnetuiksi nimellä Pickering-sarja (tai Pickering–Fowler-sarja) ja Pickering liitti ne vetyyn vuonna 1897. Alfred Fowler antoi saman nimen samanlaisille viivoille, jotka hän havaitsi vety-heliumseoksessa vuonna 1912. Analyysi Niels Bohr sisältyvät hänen ”trilogia” atomi rakenne väitti, että spektriviivojen syntyi ionisoituneen helium, He+, eikä vety. Fowler oli aluksi skeptinen, mutta oli lopulta vakuuttunut Bohrin olevan oikeassa, ja vuoteen 1915 mennessä ”spektroskopistit olivat siirtyneet lopullisesti heliumiin.”Bohrin teoreettinen työ Pickeringin sarjassa oli osoittanut tarpeen” sellaisten ongelmien uudelleen tutkimiselle, jotka näyttivät jo ratkenneen klassisissa teorioissa” ja antoi tärkeän vahvistuksen hänen atomiteorialleen.

Pickeringin ansioksi luetaan se, että hän teki Harvard Collegen observatorion tunnetuksi ja arvostetuksi ympäri maailmaa, ja se on edelleen arvostettu observatorio ja ohjelma.

Pickeringin HaremEdit

Harvard Collegen observatoriosta oli tulossa maailman ensi-iltaobservatorio, ja sen myötä tuli tarve saada lisää avustajia. Avustajat olivat kriittisiä muistiinpanojen tekemisessä, laskutoimituksissa ja analytiikan tekemisessä. College koulutettuja naisia ympäri maata tarjoutui työskentelemään Harvard Observatory palkaton saada kokemusta tai kunnes todistaa niiden arvo maksetaan. Tänä aikana Pickering värväsi yli 80 naista työskentelemään hänelle, mukaan lukien Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Antonia Maury ja Florence Cushman. Se oli hyvin epätavallista, että tällainen taitava tiedemies työskennellä näin paljon naisia, mutta se on sanottu, että hän ”tuli niin ärtynyt hänen miespuolisen assistentin tehottomuus, että jopa hänen piika voisi tehdä parempaa työtä kopiointi ja computing”. Nämä naiset, Harvardin Tietokoneet (myös kuvattu ”Pickeringin haaremi” tiedeyhteisön tuolloin), teki useita tärkeitä löytöjä HCO. Pickeringin julkaisema Leavittin löytö Kefeidien ajan-luminositeettisuhteesta todistaisi perustan nykyiselle käsitykselle kosmologisista etäisyyksistä.

Pickeringin aikanaan naisten kohtelua pidettiin useimpia parempana. On totta, että he olivat alipalkattuja miespuolisiin virkaveljiinsä verrattuna, eikä heille annettu luottoa läheskään yhtä usein, mutta hänen halukkuutensa sisällyttää heidät tähtitieteen maailmaan tasoitti tietä monille suurille naispuolisille tiedemiehille ja johtajille. Tämä tuki observatorion rahoitusta stipendien kautta ja naisten hankinnan kautta, mukaan lukien alumnit ja professorit, jotka avustivat Pickeringin haaremin perustamisessa.