Славный момент первого открытия наступил 1 августа 1786 года. В 1786–1797 годах Каролина обнаружила восемь новых комет. Это было выдающимся достижением для любого астронома, и некоторые стали называть ее «первой леди комет». В ту эпоху было совершенно неслыханным, чтобы подобное совершила женщина, да еще и ростом всего 130 см. Каролина стала считаться самостоятельным астрономом, и за ее заслуги, а также за помощь первому астроному королевства в 1787 году Его Величество назначил ей жалованье, и весьма неплохое — 50 фунтов ежегодно. Каролина Гершель стала первой женщиной в мире, получавшей жалованье за научную работу. Как можно догадаться, она не ограничивалась кометами, а также открыла и внесла в каталоги несколько туманностей и звездных скоплений.
В 1788 году Уильям женился, и его отношения с сестрой, по всей видимости, заметно ухудшились. Но работать они продолжали вместе, и десять лет спустя Каролина завершила работу над собственным каталогом звезд, где описала все свои открытия и уточнила знаменитые результаты, полученные Джоном Флемстидом — королевским астрономом и современником Ньютона. Каролина внесла в каталог целых 560 новых звезд. К тому времени она стала уважаемым астрономом и даже трижды была приглашена к королевскому двору.
После смерти Уильяма Каролина решила вернуться в Ганновер. Шел 1822 год. Она продолжала работать, теперь чтобы помочь племяннику, Джону Гершелю, сыну и наследнику Уильяма и также великому астроному. Результатом многолетнего труда Джона стал каталог туманностей (некоторые из них впоследствии оказались галактиками), куда он включил все собственные открытия и открытия отца.
В подобных случаях обычно говорят, что Каролина, окончив труд всей своей жизни, испустила последний вздох, но это не так: она прожила еще долго и умерла в 98 лет, сохранив ясный ум и сравнительно неплохое здоровье. Дружба с ней считалась своеобразным знаком отличия в обществе. Ей даже нанес визит лучший математик и астроном эпохи, глава Гёттингенской обсерватории Карл Фридрих Гаусс (1777–1855).
Последние годы жизни Каролины стали для нее самыми счастливыми, так как принесли немало наград и почестей: Ирландская королевская академия избрала ее своим членом, Британское королевское астрономическое общество наградило ее золотой медалью в знак признания заслуг, а прусский король пожаловал ей еще одну медаль, когда Каролине исполнилось 96. Когда на следующий год прославленного астронома посетил с визитом наследный принц, ей хватило оптимизма и энергии, чтобы своим поставленным сопрано спеть несколько отрывков из музыкальных произведений покойного Уильяма. Вместе с Мэри Сомервилль, еще одной блестящей женщиной-математиком, Каролина Гершель была избрана почетным членом авторитетного Британского королевского астрономического общества — Каролина была женщиной, а согласно уставу общества, женщины не могли быть его полноправными членами.