W 1865 ukończyła , akademię w Le Roy w stanie Nowy Jork, której legislatura stanowa przyznała w 1857 prawo nadawania kobietom dyplomów ukończenia czteroletnich studiów. Następnie przez blisko dekadę uczyła przedmiotów klasycznych i matematyki w szkole średniej dla dziewcząt w Brooklynie. Uczęszczała wówczas na wykłady popularnonaukowe w Nowym Jorku, w znacznej części poświęcone nowym odkryciom w astronomii, fizyce, fotografii i spektroskopii (analizie widma promieniowania). Jak sama wspominała, to one wprowadziły ją na drogę naukową i zafascynowały zastosowaniem spektroskopu w astronomii. Jej zainteresowanie astronomią pogłębił wykład o zaćmieniu Słońca, do którego doszło w 1869.
W 1875 założyciel Wellesley College zaproponował jej stanowisko pierwszej profesorki fizyki, które objęła rok później. Uczelnię, otwartą w 1875, Durant założył wraz z żoną Pauline wyłącznie po to, by kształcić kobiety. Zastrzegł przy tym, że kobiety mają stanowić zarówno grono nauczające, jak i władze, a w ułożonym przez niego programie nauki ścisłe i matematyka były wymagane na równi z humanistycznymi. Na prośbę Duranta Whiting uczęszczała na wykłady Edwarda Charlesa Pickeringa w Massachusetts Institute of Technology, gdzie poznała metodę nauczania nauk ścisłych przez pracę laboratoryjną, wówczas nową w Stanach Zjednoczonych.