Sie war eine der Mitarbeiterinnen von Edward Charles Pickering bei der Analyse von Sternspektren am Harvard-Observatorium. Dazu zählten auch Williamina Fleming, Annie Jump Cannon (bekannt für die nach Temperatur geordnete Harvard-Klassifikation von Sternspektren) und Cecilia Payne-Gaposchkin, die später als erste Frau eine volle Professorenstelle an der Harvard-Universität (Faculty of Arts and Science) bekleiden sollte.

Der von Henrietta Swan Leavitt gefundene Zusammenhang zwischen der Leuchtkraft und der Periode ihrer Helligkeitsschwankung bei einer gewissen Klasse von veränderlichen Sternen, die nach ihrem bekanntesten Vertreter, dem Stern Delta Cephei, auch als "Cepheiden" bezeichnet werden, hat zu einer merklichen Ausdehnung des bekannten Universums geführt, sogar über die Grenzen unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, hinaus.

Das Leben von Henrietta Swan Leavitt wurde in einem Theaterstück thematisiert ("Silent Sky" von Lauren Gunderson) und ein schwedisches Mitglied des Nobelpreiskomitees wollte sie im Jahr 1925 sogar für den Nobelpreis für Physik vorschlagen. Es ist mehr als verdient, daß die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung bei Cepheiden ihr zu Ehren nun auch als Leavittsches Gesetz (Leavitt's Law) bezeichnet wird.