I oktober 1923, ved hjælp af Luder-teleskopet, Hubble opdagede, hvad han først troede var en nova star blusser op drastisk i Andromeda ‘tåge’. Efter omhyggelig undersøgelse af fotografiske plader af samme område tidligere taget af andre astronomer, han indså, at det var en særlig form for variabel stjerne, kendt som en Cepheid, som kunne bruges til at måle afstanden.,

det viste Hubble, at Andromeda var langt væk – mindst en million lysår-og så var uden for Mælkevejen. Således var det en galakse i sig selv, der indeholdt milliarder af stjerner.

denne opdagelse var et gennembrud, men Hubbles største øjeblik var endnu ikke kommet. Han begyndte at studere og klassificere alle de kendte nebulae. I 1929 gjorde han en overraskende fund: de fleste galakser syntes at være vigende fra os med hastigheder, der steg i forhold til deres afstand fra os. Dette forhold er nu kendt som Hubbles lov.,

det var en åbenbaring og væltede det konventionelle syn på et statisk univers ved at vise, at universet selv ekspanderede. Mere end et årti tidligere havde Einstein selv bøjet sig for dagens observationsvisdom og korrigeret sine ligninger, som oprindeligt havde forudsagt et ekspanderende univers. Nu havde Hubble demonstreret, at Einstein havde ret i første omgang.

Hubbles sidste væsentlige bidrag til astronomi spillede en central rolle i design og konstruktion af Hale 200-tommers teleskop på Palomar Mountain., I 1949 blev han hædret ved at blive tilladt den første brug af instrumentet. Fire gange så kraftig som luderen, ville Hale være det største teleskop på jorden i årtier.

i løbet af sit liv forsøgte Hubble at opnå en Nobelpris, selv ved at ansætte en reklameagent i slutningen af 1940 ‘ erne for at fremme sin sag. Men al indsats var forgæves, fordi der ikke var nogen kategori for astronomi. Han døde i 1953, med denne ambition uopfyldt, men han ville have været begejstret for at vide, at det første rumteleskop er opkaldt efter ham.