Praca geodety i astronoma W 1768 roku został członkiem Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego (ang. American Philosophical Society). W 1769 roku zlecono mu obserwację tranzytu Merkurego i Wenus. W 1791 roku został wybrany na przewodniczącego Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego. Stanowisko to sprawował do swojej śmierci.
W 1770 roku wykorzystywał obserwacje astronomiczne i terenowe do badań nad ciekami wodnymi. Wytyczył granice Pensylwanii z Delaware, Maryland, Nowym Jorkiem i New Jersey. W 1774 roku otrzymał posadę miejskiego geodety Filadelfii. Pomógł w pracach końcowych nad wytyczaniem linii Masona-Dixona na południowym zachodzie Pensylwanii. Brał także udział w pracach nad granicami , granicą pomiędzy Nowym Jorkiem a New Jersey oraz granicą pomiędzy Nowym Jorkiem a Massachusetts. Podczas rewolucji amerykańskiej pomagał strukturom rewolucyjnym i wojsku w Pensylwanii. W 1777 lub 1779 roku został wybrany na skarbnika Pensylwanii. W latach 1779–1782 był profesorem astronomii na Uniwersytecie Pensylwanii, z którym pozostał związany aż do swojej śmierci. W 1781 roku jako pierwszy Amerykanin zaobserwował Urana.