巴德在威尔逊山天文台工作期间，与美国天文学家弗里茨·兹威基和埃德温·哈勃一道合作研究超新星和星系。威尔逊山天文台拥有当时世界上口径最大的100英寸(2.5米)望远镜。巴德利用2.5米望远镜首次在仙女座星系的内部分解出单个恒星。他还提出了星族的概念：一类是年轻的恒星，主要分布在星系的旋臂中，称为星族Ⅰ。另一类是年老的恒星，分布在星系的中央区和晕的球状星团中，称为星族Ⅱ。

　　二战结束后，巴德进入帕洛玛天文台，使用帕洛玛天文台新的200英寸(5米)望远镜继续进行研究。他发现两个星族各自有其独特的造父变星族，星族Ⅰ造父变星和星族Ⅱ造父变星不同的周光关系。巴德得出了新的周光曲线；在这条曲线上，证明了一定周期的恒星会更加明亮。这意味着，如果仙女座星系旋臂中的蓝白造父变星真是看起来那样暗，这星系的距离就一定比哈勃以为的远得多。仙女座星系不是800，000光年远，而是超过2，000，000光年以外。

　　哈勃第一次试图测定仙女座星系的距离，将星族Ⅱ造父变星的周光关系错误地应用到了仙女座星系星族Ⅰ造父变星身上，得到的结果是80万光年。巴德利用正确的周光关系重新计算了仙女座星系的距离，得到了200万光年的结果。这意味着几乎所有利用红移测量距离的星系都比先前的估算远了一倍多，这也令当时人们对宇宙年龄的估计值由20亿年增加到50亿年，解决了地球年龄比宇宙年龄还要老的疑难。

　　1948年巴德发现了小行星伊卡鲁斯；它的轨道伸到离太阳大约三千万公里以内，比水星还近，因而是已知最靠近太阳的小行星。显然，如同柯伊伯和尼科尔森也曾指出的那样，在太阳系内，新的发现还有待于人们去作，纵然巴德以一种温厚的轻蔑口吻把小行星称作“天空的害虫”。此外，巴德还发现了10颗小行星。为纪念这位天文学家，第1501号小行星、月球上的一座环形山、一条月谷、以及麦哲伦望远镜其中之一都以他的名字“巴德”命名。

　　——1920年巴德对小行星尔谷作出了有趣的发现。它的轨道一直伸到土星轨道以外，它是当时以及现在已知最远（1977年发现的在土星与天王星之间的一颗小行星大概是最远的）的小行星。

　　——1948年巴德发现了小行星伊卡鲁斯；它的轨道伸到离太阳大约三千万公里以内，比水星还近，因而是已知最靠近太阳的小行星。

　　——1942年用巴德100英寸望远镜对仙女座星系详细进行研究，他注意到，这个星系内区最亮的恒星不是蓝白色，而是微红色。巴德觉得有两组恒星，它们有不同的结构和历史。他把星系外围的星叫做第一星族，内区微红色的星叫做第二星族。第一星族的恒星比较年青，是从旋臂充满尘埃的环境中产生出来的。第二星族的恒星是年老的，是在星系核没有尘埃的区域产生的。

　　——巴德1952年得出了新的周光曲线；在这条曲线上，证明了一定周期的恒星会更加明亮。这意味着，如果仙女座星系旋臂中的蓝白造父变星真是看起来那样暗，这星系的距离就一定比哈勃以为的远得多。仙女座星系不是800，000光年远，而是超过2，000，000光年以外。我们自己的星系决不是一个比所有其它星系大得多的特大号，而是普通尺码。比如说，它就比仙女座星系小。