Olbers hatte ein eigenes Teleskop, das er so oft wie möglich an das Firmament richtete. Zudem entwickelte er eine Methode, um die Bahn eines Kometen zu bestimmen.
Im Jahr 1800 wurde in Lilienthal bei Bremen die Astronomische Gesellschaft gegründet – Olbers war dabei. Die Forscher teilten den Himmel in bestimmte Gebiete ein, die jeder zu überwachen hatte, um einen zwischen der Mars- und der Jupiterbahn vermuteten Planeten zu finden.
Schon bald hatte Guiseppe Piazzi in Palermo den Asteroiden Ceres gefunden. Zur allgemeinen Überraschung fand Wilhelm Olbers Ende März 1802 einen weiteren Himmelskörper in dieser Gegend – die Pallas.
Zwei Jahre später wurde von Lilienthal aus der dritte Asteroid Juno gefunden und 1807 hat Olbers noch ein Exemplar entdeckt: die Vesta.
Später kamen noch sechs Kometen hinzu, wovon einer in knapp 70 Jahren um die Sonne zieht: Komet Olbers wird sich in sechs Jahren wieder am Himmel zeigen.
Wilhelm Olbers hat viele junge Menschen in der Himmelskunde gefördert, unter anderem Friedrich Wilhelm Bessel, einen der großen Astronomen des 19. Jahrhunderts.
1840 ist Wilhelm Olbers, der erste Doppelentdecker planetarer Körper, im Alter von 81 Jahren verstorben.