A Chicagói Egyetemen tanult, 1931-ben doktorált, majd a Chicagói Egyetem Yerkes Obszervatóriumába került. 1947-től 1974-es visszavonulásáig tanított az egyetemen, 1960-tól 1963-ig a Yerkes és a McDonald obszervatórium igazgatója volt.
Morgan morfológus csillagász volt, a csillagok és
galaxisok tanulmányozásának, osztályozásának
szentelte életét. Első jelentős eredménye
az volt, hogy felismerte a csillag színképek és a
csillagoknak a Földtől való távolsága
közti kapcsolatot. E munkáját 1943-ban, az Atlas
of Stellar Spectra (Csillag színképek atlasza)
c. kötetben foglalta össze. A Tejútrendszer spirálszerkezetének
felismerése után a csillagok fényességének
kérdései foglalkoztatták, rendszert dolgozott ki a
magnitúdók és színek osztályozására,
felfedezte a fényességüket gyorsan változtató,
"kifényesedő" változócsillagokat. A fotometria
céljaira bevezette az UBV (ultraibolya-kék-látható)
magnitúdórendszert. 1956-ban kezdte el a galaxisok tanulmányozását
és osztályozását, a csillagok tulajdonságai,
populációja és a galaxis formája alapján
csoportosította őket.