1876 wurde er Direktor des Dudley Observatory in Schenectady, New York. 1882 leitete er eine Expedition nach Chile, um den Venustransit zu beobachten.
Lewis Boss ist bekannt durch seine Katalogisierung von Positionen und Eigenbewegungen von Sternen. 1910 publizierte er den Preliminary General Catalogue of 6188 Stars for the Epoch 1900, eine Kompilation von Stern-Eigenbewegungen. Dieser Katalog wurde nach seinem Tod fortgesetzt.
Seine bedeutendste Entdeckung war die Berechnung des Konvergenzpunktes des Hyaden-Sternhaufens.
Preliminary General Catalogue of 6188 Stars for the Epoch 1900, including those visible to the naked eye and other well-determined stars. Washington DC 1910 (Digitalisat)