Apprenti chez un charpentier à l'âge de 16 ans, peu après il fréquenta le Central College à McGrawville, New York.
En 1856, il travailla au Harvard College Observatory à Cambridge où il se révéla être un expert dans le calcul des orbites.
Il devint assistant astronome au US Naval Observatory à Washington DC en 1862 et un an plus tard il fut nommé professeur.
Découvertes
En 1875, Hall reçut la responsabilité d'un télescope de 66 cm, la plus grande lunette astronomique du monde à cette époque. Observant une tache blanche à la surface de Saturne, il l'utilisa comme repère pour déterminer la période de rotation de la planète.
Il est surtout connu pour avoir découvert en 1877 les deux satellites naturels de Mars qui furent nommés Phobos et Déimos (Terreur et Frayeur, en grec). À partir des mêmes observations, il détermina la masse de Mars.
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