Nació en Inglaterra, estudió en Cambridge, pero no obtuvo el título, ya que en aquel entonces no se otorgaban títulos académicos a las mujeres. Se trasladó a Estados Unidos, al Observatorio de Harvard, donde trabajó bajo la dirección de Harlow Shapley. En 1925 defendió su tesis doctoral en el Radcliffe College. Más tarde se convirtió en profesora de Harvard, siendo la primera mujer en ocupar ese puesto a tiempo completo. Estuvo casada con el astrónomo Sergei Gaposchkin. Recibió numerosos premios, incluido el Premio Henry Norris Russell.