Hubble elsőként bizonyította be, hogy a Tejútrendszeren kívül léteznek más galaxisok, s az elsők között következtetett a távoli galaxisok vöröseltolódásának jelenségéből a táguló világegyetemre.
Fiatalon tehetséget mutatott a sport iránt is, Illinois állam magasugró bajnoka volt s csak kevésen múlt, hogy nem profi bokszoló lett belőle. Először matematikát és asztronómiát tanult, de apja halálos ágyánál tett ígérete miatt Oxfordba ment jogot és spanyolt tanulni, majd nyelvtanárként helyezkedett el. A főleg lánynövendékei körében népszerű Hubble részt vett az első világháborúban, leszerelése után a csillagászathoz tért vissza. 1917-ben ledoktorált, két évvel később a Mount Wilson Obszervatórium munkatársa lett, ahol a világ akkor legnagyobb távcsövével dolgozhatott. Hubble nem osztotta a Tejútrendszer nagyságát kiszámoló Harlow Shapley véleményét, aki úgy gondolta, hogy a korábban megfigyelt homályos ködfoltok meglehetősen közeli világító gázok. 1924-ben bebizonyította, hogy az Androméda köd majdnem egy millió fényévnyi távolságra van, maga is galaxis, majd osztályozta is a csillagrendszereket.
Munkatársával, Milton Humasonnal vizsgálta a vöröseltolódás korábban már felfedezett jelenségét (a távoli galaxisok fénye a vörös fény felé tolódik el) és megállapította, hogy a vöröseltolódás mértéke arányos a galaxis távolságával. 1929-ben megfogalmazta törvényét, amely szerint a Tejútrendszeren kívüli galaxisok annál nagyobb sebességgel távolodnak, minél nagyobb távolságra vannak tőlünk. A világegyetem tágulásának nincs középpontja, egésze tágul. Számításai Einsteinre is hatással voltak, aki addig képtelen volt hinni számításaiban, amelyek azt mutatták, az univerzum nem lehet nyugalomban. Ennek kiküszöbölésére vezette be a kozmológiai állandót, amelyet később Hubble eredményeinek megismerése után élete legnagyobb tévedésének nevezett. A táguló világegyetem felfedezése vezetett később az ősrobbanás elméletének kidolgozásához is.
Hubble központi szerepet játszott a Hale teleszkóp megtervezésében, a megvalósításba azonban közbeszólt a második világháború. Gyengülő egészsége, szívinfarktusa munkatempójának lassítására kényszerítette. Élete során sokat tett azért, hogy a csillagászatot a fizika egyik ágának ismerjék el, nem utolsó sorban azért, hogy a Nobel-díjat csillagászoknak is odaítélhessék. Erőfeszítéseit csak nem sokkal halála után koronázta siker, így bár kiérdemelte volna, a legnagyobb tudományos elismerés nélkül halt meg 1953. szeptember 28-án. Ma nevét viseli aszteroida, kráter a Holdon, s az az űrtávcső, amely olyan mélységben képes az univerzum vizsgálatára, amelyről a csillagász még nem is álmodhatott.