Doch um die Himmelsforschung zu ihrem Beruf zu machen, musste sie viele Steine aus dem Weg räumen. In der Oberschule wollte Nancy Roman statt eines fünften Jahres Latein lieber ein zweites Schuljahr in Algebra belegen. Ihre Tutorin an der Schule war entsetzt, weil sich dies für eine anständige Frau nicht gehörte.

Trotzdem gelang es Nancy Roman, 1949 den Doktorgrad in Astronomie an der Universität von Chicago zu erwerben. Sie bekam eine Stelle beim US Naval Research Lab und wechselte 1959 zur gerade gegründeten NASA.

Sie wurde die erste und lange Zeit einzige Frau, die eine Führungsposition in der US-Weltraumbehörde inne hatte. 20 Jahre lang war sie die Direktorin für Astronomie und Weltraumforschung.

Ohne sie gäbe es das Hubble-Weltraumteleskop nicht. Diese Mission stand in den 1970er-Jahren mehrfach vor dem Aus – doch Nancy Roman setzte schließlich den Bau Hubbles durch.

Während ihrer gesamten Karriere mühte sich Nancy Roman, die Bedingungen für Frauen in Wissenschaft und Technik zu verbessern. Nach ihrer Pensionierung in den 90er-Jahren unterrichtete sie an Grundschulen Astronomie.

Weihnachten 2018 ist Nancy Roman im Alter von 93 Jahren gestorben. Ed Weiler, einer ihrer Nachfolger, rühmt sie stets als "die Mutter des Hubble-Teleskops".