De la 1927 la 1938, ea a lucrat ca asistent tehnic Shapley, la Harvard Observator. Shapley ținut de multe ori Payne de la folosirea noilor echipamente electronice, și el a fost responsabil pentru pastrarea numele ei din cataloagele Harvard sau Radcliffe. A învățat de ani mai târziu, că a plătit salariul din "cheltuieli de echipament." În 1934, astronomul american Henry Norris Russell menționate la Payne când a scris că cel mai bun candidat în America pentru a fi succesorul lui de la Universitatea Princeton "vai, este o femeie ! "Russell a fost foarte influent în dezvoltarea de astrofizica teoretice din Statele Unite și a fost director al Observatorului de la Universitatea Princeton din 1912 la 1947. Nici Harvard, nici Princeton s-ar fi considerat un membru al facultatii femeie.
De asemenea, în 1934, Payne căsătorit astronomul rus-născut Harvard și astrofizicianul Serghei Gaposchkin. Ei au lucrat împreună la multe proiecte stea variabila.
lucru Payne-Gaposchkin, la Observatorul Harvard College rămas neoficial și nerecunoscute. Nici unul dintre cursurile predate ea la Harvard au fost incluse în catalogul până în 1945. În plus, ea a văzut cum femeile au de lucru groh în domeniul ei. În camerele din spate de la Observatorul, femeile lucrat peste calculele necesare pentru a măsura locatii stele și volume Catalog de rezultate alți oameni de știință. Unii dintre ei au început cu talent mare știință, dar a fost descurajat în eforturile lor. Ele ar putea pierde locurile de muncă în cazul în care s-au căsătorit sau dacă plâns salariile lor mici. În 1938 Payne-Gaposchkin a primit titlul de Phillips Astronomul.
După al doilea război mondial (1939 - 1945), un nou director a preluat observator. În cele din urmă, în 1956, după o așteptare de 31 de ani, Payne-Gaposchkin a primit titlul de profesor titular de astronomie la Harvard, o poziție a deținut până în 1966. Ea a fost prima femeie pentru a deveni un profesor titular pe deplin la Harvard. În același timp, ea a devenit prima scaun departament femeie, poziția Departamentul de Astronomie de la Harvard de la 1956 la 1960. propriile ei lupte ca o femeie într-un domeniu dominat de bărbați au ajutat Payne-Gaposchkin deveni un puternic susținător al femeilor tineri studenți.
realizari Payne-Gaposchkin lui în astro