Hij ontdekte Uranus in 1781, en in de volgende decennia merkten astronomen discrepanties op tussen de waargenomen baan en degene die werd voorspeld door Newtoniaanse fysica. Deze discrepanties leidden tot de uiteindelijke ontdekking van Neptunus in 1846, omdat het werd theoretiseerd dat een ongezien massaal object zwaartekrachtig de Uranus beïnvloedde.