Travaillant à Heidelberg, il découvrit deux cent quarante-huit astéroïdes[1] (sous le nom M. F. Wolf), en commençant par (323) Brucia, en 1891. Il initia l'utilisation des techniques de l'astrophotographie pour accélérer la découverte des astéroïdes par rapport aux méthodes visuelles, en conséquence de quoi la vitesse de découverte s'est considérablement accrue. En effet, selon le temps d'exposition de la photographie, les astéroïdes apparaissent sous forme de stries, à cause de leur déplacement sur la voûte céleste comparativement aux étoiles.
Il a également participé au Grand Débat visant à déterminer la nature, galactique ou extragalactique des objets célestes alors appelés « nébuleuses » (en fait des galaxies). Il a en particulier été un des premiers à trouver des étoiles variables dans un tel système, en l'occurrence la Galaxie du Triangle (ou M33)[2]. Il a également découvert en 1906 une galaxie du Groupe local, IC 1613, dont la nature exacte fut cependant établie bien plus tard, en 1935 par Walter Baade. En 1923, il découvrit la galaxie de Wolf-Lundmark-Melotte, portant également le nom de ceux qui l'identifièrent indépendamment en 1926.
