Godine 1736. podigao je opservatoriju na posjedu svog oca u mjestu Cheseaux-sur-Lausanne.[1][2] Stekao je ugled u Evropi kao astronom objavljivanjem Traktata o kometi,[1] 1744. godine, o njegovim posmatranjima kometeC/1743 X1, u kojem je među prvima iznio, u njegovom modernom obliku, ono što će kasnije postati poznato kao Olbersov paradoks (da bi, ako je svemir beskonačan, noćno nebo trebalo biti svijetlo).[2]
Od 1747. bio je dopisni član akademija nauka u Göttingenu, St. Peterburgu, Stockholmu, kao i Akademije nauka u Parizu i Kraljevskog društva u Londonu.[1][2] Ponuđeno mu je mjesto direktora opservatorije u St. Peterburgu, ali je odbio poziv.[2] Godine 1751. otputovao je u Pariz i predstavljen je Akademiji nauka.[2] Tu je, nakon kratke bolesti, umro u dobi od 33 godine.[2]