Erst mit fast fünfzig Jahren wandte sich Isaac Roberts der Astronomie zu. Er verfügte unter anderem über ein Spiegelteleskop mit fünfzig Zentimetern Spiegeldurchmesser. Er war einer der ersten, der mit einem Instrument dieses Typs Fotografien des Himmels machte. Durch seine technische Begabung – Isaac Roberts war ein überregional bekannter Ingenieur – gelang es ihm, das noch junge Feld der Himmelsfotografie erheblich voran zu bringen.

Er hatte eine Mechanik konstruiert, die sein Teleskop automatisch der Erddrehung nachführte. Damit ließen sich sehr lang belichtete Aufnahmen nebelhafter Himmelsobjekte anfertigen. Isaac Roberts hat mit seinen Aufnahmen des Orion-Nebels, der damals noch als Nebel geltenden Andromeda-Galaxie sowie vieler weiterer Gaswolken großes Aufsehen erregt. Seine drei Bände "Fotografien der Sterne, Sternhaufen und Nebel" sind noch heute ein Meisterwerk.

Der Pionier der Himmelsfotografie ist 1904 im Alter von 75 Jahren gestorben. Seine Frau Dorothea Klumpke, eine Astronomin, die viel mit ihm gemeinsam gearbeitet hat, hat auf dem Friedhof von Birkenhead einen Grabstein aufstellen lassen, auf dem der Himmel sehr präsent ist: in Form von Inschriften und Reliefs des California-Nebels und der Andromeda-Galaxie.