Năm 1849, Rutherfurd từ bỏ việc học luật để dành thời gian rảnh rỗi cho khoa học, đặc biệt là thiên văn học. Ông đã thực hiện công việc tiên phong trong phân tích quang phổ, và thử nghiệm với nhiếp ảnh thiên văn. Ông đã phát minh ra các dụng cụ cho nghiên cứu của mình, bao gồm micrometer để đo ảnh, một cỗ máy để sản xuất các bức xạ khuếch tán được điều chỉnh cải thiện, và kính viễn vọng đầu tiên được thiết kế đặc biệt cho nhiếp ảnh thiên văn. Sử dụng dụng dụng cụ của mình, Rutherfurd đã tạo ra một bộ sưu tập chất lượng của hình ảnh của Mặt trời, Mặt trăng và các hành tinh, cũng như các cụm sao và các ngôi sao xuống đến cường độ thứ năm. Năm 1862, ông bắt đầu thực hiện các nghiên cứu quang phổ bằng cách sử dụng khuếch tán mới của mình. Ông đã nhận thấy các lớp học quang phổ khác nhau của các ngôi sao, mà Angelo Seclinchi đã mở rộng vào tháng 10 năm 1867 thành một danh sách bốn lớp học sao. Tuy nhiên, Rutherfurd đã được bổ nhiệm làm ủy viên của Hội đồng thiên văn học quốc gia
nhiếp ảnh thiên văn