Sie untersuchte die periodischen Helligkeitsänderungen einer besonderen Klasse von veränderlichen Sternen: den Cepheiden - so benannt nach dem Prototyp Delta Cephei im Sternbild Cepheus. Diese Sterne dehnen sich fortwährend aus und ziehen sich wieder zusammen – und verursachen so eine sich ständig verändernde Helligkeit. Interessanterweise zeichnen sich diese Helligkeitsschwankungen durch eine sehr hohe Präzision der Periode aus – und zwar bis auf Sekundenbruchteile. Henrietta Leavitt hat diese Perioden für einige Cepheiden sehr genau bestimmt. Auf der Grundlage ihrer Daten konnte sie einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der Periodenlänge und der scheinbaren und schließlich auch der absoluten Helligkeit der Cepheiden bestimmen.
Die scheinbare Helligkeit messen wir von der Erde aus. Die absolute Helligkeit gibt an, welche scheinbare Helligkeit man messen würde, wenn sich der entsprechende Stern in einem Normabstand von 32,6 Lichtjahren befinden würde. Seither kann man von allen Cepheiden aus der Periode ihrer Helligkeitsschwankungen ihre absolute Helligkeit bestimmen – egal, wo man sie findet. Aus dem Unterschied der so bestimmten absoluten und der gemessenen scheinbaren Helligkeit kann dann die Entfernung der Cepheiden und der Sterne in ihrem Sternverband bestimmt werden.
Die scheinbare Helligkeit messen wir von der Erde aus. Die absolute Helligkeit gibt an, welche scheinbare Helligkeit man messen würde, wenn sich der entsprechende Stern in einem Normabstand von 32,6 Lichtjahren befinden würde. Seither kann man von allen Cepheiden aus der Periode ihrer Helligkeitsschwankungen ihre absolute Helligkeit bestimmen – egal, wo man sie findet. Aus dem Unterschied der so bestimmten absoluten und der gemessenen scheinbaren Helligkeit kann dann die Entfernung der Cepheiden und der Sterne in ihrem Sternverband bestimmt werden.