Er arbeitete zunächst in Straßburg und im estnischen Dorpat. Von dort entdeckte er die berühmte Nova S Andromedae im Andromedanebel.

Unermüdlich verbrachte er in manchen Winternächten zwölf Stunden am Teleskop. Zudem war er ein exzellenter Mathematiker, der viele Tabellen über den Lauf von Sonne, Mond und Planeten berechnet hat. Nachdem Ernst Hartwig die Beobachtungsdaten der Expeditionen zum Venus-Durchgang vor der Sonne im Jahr 1874 ausgewertet hatte, nahm er acht Jahre später selbst an einer Beobachtungsreise nach Brasilien teil.

1886 wurde Ernst Hartwig Gründungsdirektor der Karl-Remeis-Sternwarte in Bamberg. Ihr Name geht auf den Stifter zurück, der verfügt hatte, dass das Observatorium öffentlich zugänglich sein sollte. So hat Ernst Hartwig neben seiner Forschungsarbeit auch noch Zehntausende Besucher durch die Teleskope blicken lassen.

Der Stifter hatte aber keine Mittel für den Druck wissenschaftlicher Schriften bereit gestellt, wie ein Nachruf auf Ernst Hartwig kritisiert. Daher blieben die meisten von dessen Arbeiten unveröffentlicht.

Ernst Hartwig ist heute vor 95 Jahren gestorben - er wurde 72 Jahre alt. Krater auf dem Mond und auf dem Mars tragen seinen Namen.