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divenne professore di astronomia nel 1905. Nel 1910, indipendentemente da Ejnar Hertzsprung, sviluppò il cosiddetto diagramma H-R. Nel 1911 divenne direttore dell'Osservatorio dell'Università.
Nel 1927 fu pubblicato un importante libro di cui era coautore con Raymond Smith Dugan e John Quincy Stewart, Astronomia: Una revisione del manuale di astronomia per i giovani. Questo testo divenne per circa vent'anni uno dei libri fondamentali per gli studeolumi, il primo riguardante il Sistema Solare, e il secondo l'astrofisica stellare. Basandosi su conoscenze errate, consigliò a Cecilia Payne di non pubblicare un suo studio sulla composizione del Sole (la Payne, correttamente, individuò nell'idrogeno il componente principale del Sole, mentre Russell e la comunità scientifica ritenevano fosse il ferro), tranne poi pochi anni dopo pubblicare lui la scoperta, prendendosene i meriti.
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