Il établit l'existence de galaxies extérieures à celle qui abrite le Système solaire (1923-1924). Puis, se fondant sur le rougissement systématique de leur spectre, il formula une loi empirique selon laquelle les galaxies s'éloignent les unes des autres à une vitesse proportionnelle à leur distance (1929) et conforta ainsi la théorie de l'expansion de l'Univers.
