Tiež v 1.934, Payne ženatý Rus-rodený Harvard astronóma a astrofyzika Sergeja Gaposchkin. Pracovali spolu na mnohých premenných hviezdnych projekty.
Payne-Gaposchkin práce na observatóriu Harvard College zostala neoficiálne a nepotvrdené. Žiadny z kurzov učila na Harvarde bola uvedená v katalógu až do roku 1945. Okrem toho, videla, ako ženy robil špinavú prácu v svojom odbore. V zadných miestnostiach na observatóriu, ženy pracoval cez výpočty potrebné k meranie hviezdy umiestnenie a katalóg objemy výsledky iných vedcov. Niektorí z nich začali s vysokou vedy talent, ale bol znechutený v ich úsilí. Mohli by prísť o práci v prípade, že sa oženil, alebo ak si sťažovať ich nízke platy. V roku 1938 Payne-Gaposchkin dostal titul Phillips astronómom.
Po druhej svetovej vojne (1939-1945), nového riaditeľa prevzal observatória. A konečne, v roku 1956, po 31-ročnej čakanie Payne-Gaposchkin prijal titul tenured profesor astronómie na Harvarde, pozície držala až do roku 1966. Ona bola prvou ženou, ktorá sa stala plne tenured profesorom na Harvardovej univerzite. V rovnakej dobe, ona sa stala prvou ženou oddelenie stoličky, mieri oddelenia z Harvardu astronómie od roku 1956 do roku 1960. Jej vlastné bojov ako žena v poli dominujú muži pomohol Payne-Gaposchkin stal silným zástancom mladých žien, študentov.
úspechy Payne-Gaposchkin je v astronómii boli početné. Zistila chemické zloženie hviezd. Najmä, zistila, že vodík a hélium sú najhojnejšia prvkami hviezd a. Preto, vo vesmíre. Ona tiež stanoviť hviezdnych teploty. Naučila sa tieto veci z podrobného štúdia a analýzy spektier vysokej svetelnosti hviezd, (Astronómovia používajú termín svietivosť pre množstvo energie hviezda dá preč). Išlo analyzovanie svetlo z hviezd vo vzdialených galaxiách pri priechode hranolom, ktoré ju rozišli do rainb