Vroeger
Herschels vader was muzikant in het leger. De jongen volgde hetzelfde beroep en speelde in de fanfare van de Hannoveraanse Garde. Na de Franse bezetting van Hannover in 1757 vluchtte hij naar Engeland, waar hij aanvankelijk in zijn levensonderhoud voorzag door muziek te kopiëren. Maar hij verbeterde zijn positie gestaag door muziekleraar, uitvoerend musicus en componist te worden, totdat hij in 1766 organist werd van een chique kapel in Bath, het bekende kuuroord. Tegen die tijd leidde de intellectuele nieuwsgierigheid die hij van zijn vader had meegekregen hem van de praktijk naar de theorie van de muziek, die hij bestudeerde in Robert Smith’s Harmonics. Dit boek leidde hem naar Smiths A Compleat System of Opticks, waarin hij kennismaakte met de techniek van het telescopen bouwen en zijn honger naar het kijken naar de nachtelijke hemel aanwakkerde.
Een combinatie van koppigheid en tomeloze energie, William was niet tevreden met het observeren van de zon, maan en planeten dichtbij, zoals bijna alle astronomen van zijn tijd deden, maar hij was vastbesloten om ook de verre hemellichamen te bestuderen, en hij realiseerde zich dat hij telescopen met grote spiegels nodig had om genoeg licht op te vangen – groter in feite dan opticiens tegen redelijke kosten konden leveren. Hij was al snel gedwongen zijn eigen spiegels te slijpen. Deze werden geslepen uit metalen schijven van koper, tin en antimoon in verschillende verhoudingen. In 1781 gingen zijn ambities de capaciteit van de plaatselijke gieterijen te boven, en dus bereidde hij zich voor om gesmolten metaal in schijven te gieten in de kelder van zijn eigen huis, maar de eerste spiegel barstte bij het afkoelen, en bij de tweede poging liep het metaal uit op de plavuizen, waarna zelfs hij een tijdelijke nederlaag accepteerde. Zijn latere en meer succesvolle pogingen leverden steeds grotere spiegels van uitstekende kwaliteit op, en zijn telescopen bleken zelfs veel beter te zijn dan die van het Greenwich Observatory. Hij maakte ook zijn eigen oculairen, de sterkste met een vergrotingskracht van 6.450 maal.
In Bath werd hij bij zijn onderzoek geholpen door zijn broer Alexander, die uit Hannover was gekomen, en zijn zuster Caroline, die gedurende een groot deel van zijn carrière zijn trouwe assistente was. Het nieuws van dit buitengewone huishouden begon zich in wetenschappelijke kringen te verspreiden. Hij maakte twee eerste telescopische verkenningen van de hemel. Toen, in 1781, tijdens zijn derde en meest complete overzicht van de nachtelijke hemel, stuitte William op een object waarvan hij zich realiseerde dat het geen gewone ster was.
Het bleek de planeet Uranus te zijn, de eerste planeet die sinds de prehistorie was ontdekt. William werd bijna in één klap beroemd. Zijn vriend Dr. William Watson, Jr., introduceerde hem bij de Royal Society of London, die hem de Copley Medal toekende voor de ontdekking van Uranus en hem tot Fellow benoemde. Watson hielp hem ook om in 1782 een jaarlijks pensioen van 200 pond te krijgen van George III. Zo kon hij de muziek opgeven en zich uitsluitend aan de astronomie wijden. In die tijd werd William benoemd tot astronoom van George III, en de Herschels verhuisden naar Datchet, vlakbij Windsor Castle.
Hoewel hij 43 jaar oud was toen hij professioneel astronoom werd, werkte William nacht na nacht aan de ontwikkeling van een “natuurlijke geschiedenis” van de hemelen. Een fundamenteel probleem waarvoor Herschel’s grote telescopen bij uitstek geschikt waren, betrof de aard van nevels, die als lichtgevende vlekken aan de hemel verschijnen. Sommige astronomen dachten dat ze niets meer waren dan clusters van ontelbare sterren waarvan het licht zich vermengde om een melkachtig uiterlijk te vormen. Anderen dachten dat sommige nevels uit een lichtgevende vloeistof bestonden. Toen William zich in de winter van 1781-82 voor nevels ging interesseren, ontdekte hij al snel dat zijn krachtigste telescoop verschillende nevels die voor minder goed uitgeruste waarnemers “melkachtig” leken, kon oplossen in sterren. Hij was ervan overtuigd dat andere nevels uiteindelijk met krachtiger instrumenten tot afzonderlijke sterren zouden kunnen worden opgelost. Dit moedigde hem aan om in 1784 en 1785 te beweren dat alle nevels uit sterren bestonden en dat het niet nodig was het bestaan van een mysterieuze lichtgevende vloeistof te postuleren om de waargenomen feiten te verklaren. Nevels die nog niet konden worden opgelost, moeten zeer verre stelsels zijn, beweerde hij, en aangezien zij groot lijken voor de waarnemer, moet hun ware omvang inderdaad enorm zijn – mogelijk zelfs groter dan het stersysteem waarvan de zon deel uitmaakt. Op grond van deze redenering postuleerde William het bestaan van wat later “eiland-universums” van sterren werden genoemd.