En 1705, il fut le premier à calculer les éléments de son orbite, ce qui lui permis de démontrer les passages antérieurs de la comète (1456,1531 et 1607) et aussi le prochain à venir.
Puis, il mit en évidence le mouvement propre de quelques étoiles en démontrant que certaines avaient changé de place depuis Ptolémée.
Astronome royal, il entreprit, malgré son âge, d’observer le mouvement général de la lune sur une période dix-huit ans. De 1725 à sa mort, il travailla à ses Tables astronomiques dont l’exactitude ne sera pas dépassée pendant longtemps.
Parmi ses nombreux travaux, on lui doit aussi la formule du nivellement barométrique.
Halley avait calculé que le prochain passage de la comète qui porte son nom se situerait en 1758. Il n’était plus là pour constater qu’il avait raison, ni pour savoir que des siècles plus tard le passage de la plus célèbres des comètes continuerait à être un événement qu’amateurs et scientifiques ne rateraient pour rien au monde.
Edmond Halley mourut à Greenwich et fut inhumé auprès de sa femme dans le cimetière de l’église St Margaret non loin de l’observatoire où il avait si longtemps travaillé et où ses filles lui érigèrent un mémorial.
Sa tombe fut remplacée en 1854. L’original fut incorporé dans le mur du pavillon d’été de l « Octagon Room » de l’observatoire.
Pour commémorer le retour de la comète en 1986, une plaque a été déposée en l’abbaye de Westminster en sa mémoire.