Completar a seguinte frase: Tras a xubilación de Pickering en 1921, a dirección da HCO pasou a Harlow Shapley (un dos principais participantes na chamada "
Gran debate" de 1920). Esta era do observatorio fíxose famosa polo traballo de Cecelia Payne-Gaposchkin, que se converteu na primeira muller en obter un doutoramento en astronomía no Radcliffe College (a poucos pasos do Observatorio). A tese de Payne-Gapochkin de 1925 propuxo que as estrelas estaban compostas principalmente de hidróxeno e helio, unha idea que se consideraba ridícula na época. Entre o mandato de Shapley e a formación do CfA, o observatorio foi dirixido por Donald H. Menzel e logo por Leo Goldberg, ambos dos cales mantiveron programas amplamente recoñecidos en astrofísica solar e estelar. Menzel desempeñou un papel importante en animar ao Observatorio Astrofísico Smithsonian a trasladarse a Cambridge e colaborar máis estreitamente co HCO.