Airy begann seine wissenschaftliche Laufbahn als Lucasian-Professor für Mathematik in Cambridge und erweckte früh schon Aufmerksamkeit durch die Entdeckung des Astigmatismus des menschlichen Auges und eine Theorie der achromatischen Fernrohrokulare. 

Als Direktor der Sternwarte von Cambridge (1828-35) beschäftigte er sich vor allem mit der Theorie der Planetenbewegungen. Die Goldmedaille der Royal Society (1832) und die Berufung als Royal Astronomer an die Sternwarte Greenwich (1835) sind Zeichen der Wertschätzung seiner Arbeiten. 

In der Position als Royal Astronomer bestimmte er nicht nur das Arbeitsprogramm der Sternwarte, in das er 1871 die ständige Überwachung der Sonne durch photographische Aufnahmen einführte, sondern das Gesicht der englischen Astronomie überhaupt.