Em 1665 o francs Pierre Petit, em seu Dissertao sobre a Natureza dos Cometas props pela primeira vez que suas rbitas fossem fechadas, e que os cometas de 1618 e 1664 poderiam ser o mesmo cometa. Vinte anos mais tarde Halley especulou sobre o problema da gravitao em relao aos cometas. Sem conseguir resolver o problema, em agosto de 1684 ele props o problema a Newton.Newton disse que j havia resolvido o problema muitos anos antes, e que todos os movimentos no sistema solar poderiam ser explicados pela lei da gravitao. Um cometa na constelao de Virgem em 1680 tinha uma rbita claramente curva.

Em 1682 um cometa ainda mais brilhante, que mais tarde levaria o nome de Halley, teve sua rbita bem determinada por Halley, usando a teoria de Newton. Em menos de 2 anos Newton tinha escrito os dois primeiros volumes do Principia, com suas leis gerais, mas tambm com aplicaes a colises, o pndulo, projteis, frio do ar, hidrosttica e propagao de ondas. Somente depois, no terceiro volume, Newton aplicou suas leis ao movimento dos corpos celestes. Foi graas ao esforo de Halley que o Principia foi publicado. Halley chegou a custear a impresso do mesmo, apesar de problemas judiciais com a herana de seu pai. Halley tambm cuidou da discusso com o impressor, da correo das provas, verificao dos diagramas e clculos.

Halley foi nomeado professor Savilian de geometria em Oxford em 1704. Em 1720 foi o sucessor de John Flamsteed (1646-1719) como Astrnomo Real. No Greenwich Observatory usou o primeiro instrumento de trnsito e estabeleceu um mtodo para determinar a longitude no mar usando observaes lunares. Halley foi quem descobriu o cmulo globular em Hrcules, e em 1718 detectou o movimento prprio das estrelas. Ele produziu um estudo intensivo do magnetismo terrestre, das mars, e correntes, e fez avanos na compreenso de fenmenos meteorolgicos. A primeira descrio do ciclo de evaporao, formao de nuvens e precipitao sua.