Nach seiner Doktorarbeit war er in Potsdam, Göttingen und Heidelberg tätig. 1902 nahm Arnold Schwassmann eine Stellung als Observator, Beobachter, an der Hamburger Sternwarte an, deren Neubau in Bergedorf er mit prägte.Damals wurde hierzulande noch in jeder klaren Nacht an Teleskopen gearbeitet – heute unvorstellbar. Der Observator nahm die wichtigsten Beobachtungen selbst vor oder koordinierte die nächtlichen Tätigkeiten. Er stand meist an zweiter Stelle der Hierarchie, direkt unter dem Direktor.
Große Sternwarten wie die in Hamburg-Bergedorf hatten schließlich mehrere Observatoren. Arnold Schwassmann war "Hauptobservator" und hat in der Tat viel beobachtet. Es ging um spektroskopische Untersuchungen von Sternen, die Verteilung der Sterne in der Milchstraße und die Beobachtung von Kleinplaneten.
22 Asteroiden hat er selbst entdeckt – einer wurde nach ihm benannt, wie damals üblich in weiblicher Form: Schwassmannia.
Sein Name ist Himmelsfans aber vor allem wegen der Kometen bekannt, die er gemeinsam mit einem Assistenten entdeckte und die daher Schwassmann-Wachmann heißen.
Arnold Schwassmann ging 1934 in den Ruhestand. 1964 ist der große Hauptobservator im Alter von 93 Jahren gestorben.