Tanulmányait a londoni St. Paul's School-ban kezdte. 1673-tól az oxfordi Queen's College-ban tanult. 19 évesen John Flamsteed mellett dolgozott. 1676-ban Szent Ilona szigetére hajózott, ahol 341 csillag koordinátáit jegyezte fel, emellett megfigyelte a Merkúr Nap előtti átvonulását, és megállapította, mely csillagok halványultak el jelentősen az ókori megfigyelések óta. 22 évesen. tagja lett a Royal Society-nek. 1684-ben kereste fel először Newtont Cambridge-ben, s szerepe volt a tömegvonzás elméletének megalkotásában. 1698-1700 között tengeri expedíciót vezetett a déli Atlanti-óceánra, az úton meghatározták a felkeresett kikötők földrajzi hosszúságát és szélességét. 1701-ben jelentette meg az első térképeket. Egy 1705-ös publikációjában megjósolta, hogy a ma már róla elnevezett üstökös 1758 decemberében újra látható lesz. Már nem érhette meg, de igaza lett: a Halley-üstökös csak néhány napot késett. 1720-ban Flamsteed utóda lett Greenwichben, és további jelentős megfigyeléseket végzett, többek között megmérte a Hold delelési időpontjait egy adott délkörön.