Sorprenentment, per decisió de Pickering, no va prosseguir amb aquesta línia de recerca de les cefeides. Sergei Gaposchkin a la introducció de la seva obra The Large Magellanic Cloud: its Topography of 1830 Variable Stars, SAO Special Report 310 (1970) és crític amb Pickering per haver apartat Leavitt de la seva investigació sobre els Núvols de Magalhaes després del gran èxit aconseguit, encomanant-li tasques de menor importància: "In view of her unprecedent breakthrough at Harvard, it is difficult to understand why Pickering did not continue the research on the Clouds; instead, he stopped it enterily and "demoted" the Yankee lady to an "inferior" job (photometry)."

La nova fase del seu treball va començar el 1907 amb el pla ambiciós de Pickering per comprovar els valors fotogràfics estandaritzats per a les magnituds estel·lars. La precisió summament creixent que permetien les tècniques fotogràfiques, que a diferència de la subjectivitat de l'ull no són falsejades pels diferents colors de les estrelles, depenia de l'establiment d'una seqüència bàsica de magnituds estàndards de comparació.  El problema va ser encomanat a Leavitt, que va començar amb una seqüència de 46 estreles a les proximitats del pol nord celeste. Ideant nous mètodes d'anàlisi, va determinar-ne les magnituds, i a partir d'això, la d'una mostra molt més gran a la mateixa regió, estenent l'escala de brillantors estandarditzades fins a la magnitud 21. Aquests estàndards van ser publicats els anys 1912 i 1917. Llavors Leavitt va establir seqüències estàndard secundàries a partir de 15 a 22 estrelles de la referència en cada una de les 48 "Harvard Estandard Regions" del cel, usant les fotografies proporcionades per observatoris al voltant del món. La seva seqüència polar nord va ser adoptada per al Mapa Astrogràfic del Cel, un projecte internacional iniciat el 1913. En el moment de la seva mort havia completat la determinació de magnituds en 108 àrees del cel. El seu sistema va estar en ús fins que la millora de la tècnica de la fotometria fotomètrica va permetre assolir una precisió molt superior.

En el decurs del seu treball, Leavitt va descobrir quatre noves i prop de 2.400 variables (gairebé la meitat de totes les estrelles variables conegudes fins a llavors(. També va estudiar les variables eclipsants de tipus Algol i els asteroides.

Va ser membre de Phi Kappa Beta, l'associació americana de dones universitàries, de l'American Astronomical and Astrophysical Society, de l'American Association for the Advancement of Science, i també era membre honorari de l'AAVSO.

Desgraciadament, va morir jove, de càncer, abans que el seu treball sobre una nova escala fotogràfica de magnitud pogués estar acabat. La seva mort va ser considerada com "quasi calamitat" pels seus col·legues. La seva contribució important a l'avanç científic va ser reconeguda internacionalment quan, l'any 1925, l'acadèmia sueca de ciències la va nominar per al premi Nobel.

Algunes de les seves publicacions més importants:

• Periods of 25 Variable Stars in the Small Magellanic Cloud, Harvard College Observatory Circular 173 (1912).
• Standard Photographic Magnituds, Science 30,726 (1909).

• 1777 "Variables in the Magellanic Clouds", Annals of Harvard College Observatory 15, 87 (1908).

Circular 173

Edward C. Pickering, March 3, 1912.

Periods Of 25 Variable Stars In The Small Magellanic Cloud.

La següent exposició respecte als períodes de 25 estrelles variables al Núvol Petit de Magalhaes ha estat elaborada per la Srta. Leavitt.

A H.A. 60, No. 4 es va presentar un catàleg de 1.777 estrelles variables en els dos Núvols de Magalhaes. Els mesuraments i la discussió d'aquests objectes presenta problemes de dificultat gens usual, a causa de la gran àrea coberta per les dues regions, la distribució extremadament ajuntada de les estrelles contingudes en elles, la dèbil brillantor de les variables i els seus curts períodes. Moltes d'elles mai no arriben a ser més brillants de la quinzena magnitud, mentre que molt poques excedeixen la tretzena magnitud en el màxim; les exposicions necessàries són llargues i el nombre de fotografies disponible és reduït. La determinació de les magnituds absolutes per a les extensament separades seqüències d'estrelles de comparació tan dèbils no pot ser completada de forma satisfactòria actualment. Malgrat això, amb l'adopció d'una escala absoluta de magnituds per a les estrelles en la seqüència polar del nord el camí per a tal determinació queda obert.

L'any 1904 van ser mesurades cinquanta-nou variables en el Petit Núvol de Magalhaes, usant una escala provisional de magnituds, i els períodes de disset d'elles van ser publicats a H.A. 60, No. 4, Taula VI. S'assemblen a les variables trobades en els cúmuls globulars, disminuint lentament de brillantor, romanent en el mínim gran part del temps, augmentant molt ràpidament de brillantor per a assolir un màxim de curta durada. La Taula I dóna tots els períodes que s'han determinat fins al moment, en total 25, disposats per ordre de la seva longitud. Les primeres cinc columnes contenen el nombre de Harvard, la brillantor en el màxim i en el mínim d'acord amb allò que s'ha mesurat en la seva corba de llum, l'època expressada en dies que segueixen el D.J. 2.410.000, i la longitud del període expressat en dies. Els números de Harvard a la primera columna es posen en cursiva quan el període encara no ha estat publicat. Es percep una notable relació entre la brillantor d'aquestes variables i de la longitud dels seus períodes. A H.A. 60, No. 4, es va cridar l'atenció sobre el fet que les variables més brillants tenen els períodes més llargs, però en aquell moment es va fer notar que el nombre era massa petit per a poder extreure conclusions generals. Des de llavors s'han determinat els períodes de 8 variables addicionals que, no obstant això, es conformen amb la mateixa llei.

La relació és mostrada gràficament a la Figura 1, en què les abscisses indiquen el període, expressat en dies, i les ordenades es corresponen a les magnituds en el màxim i en el mínim. Les dues corbes que resulten, una per als màxims i l'altra per als mínims, són sorprenentment llises i concordants. A la Figura 2, les abscisses expressen els logaritmes dels períodes i les ordenades les magnituds corresponents, a l'igual que a la Figura 1. Fàcilment es pot traçar una línia recta a cada una de les dues sèries de punts que corresponen als màxims i als mínims, mostrant així que existeix una simple relació entre la brillantor de les variables i el dels seus períodes. El logaritme del període augmenta en prop de 0,48 per a cada augment d'una magnitud en brillantor. Els residus dels màxims i mínims de cada estrella respecte a la línia de la Figura 2 es donen en les sisena i setena columnes de la Taula I. És possible que les desviacions respecte a la línia recta arribin a ser més petites quan sigui emprada una escala absoluta de magnituds, i poden fins i tot indicar la correcció necessària a aplicar a l'escala provisional. Cal notar que el rang mig, tant per a les variables brillants com per a les dèbils, és de prop d'1,2 magnituds. Ja que les variables estan probablement gairebé a la mateixa distància de la Terra, els seus períodes s'associen segons sembla a la seva emissió real de la llum, segons el que s'ha determinat per la seva massa, densitat i brillantor de la superfície.

La dèbil brillantor de les variables dels Núvols de Magalhaes sembla impossibilitar l'estudi dels seus espectres amb els nostres recursos actuals. Un nombre de variables més brillants tenen corbes de llum semblants, com UY Cygni, i haurien de ser estudiades detingudament. Convé que sigui determinada la classe de l'espectre del major nombre possible d'aquests objectes. Ha d'esperar-se, també, que puguin ser mesurades les paral·laxis d'algunes variables d'aquest tipus. Dues preguntes fonamentals que podrien donar alguna llum són si hi ha límits definits en la massa de les estrelles variables de tipus cúmul, i si els espectres d'aquestes variables que tenen períodes llargs es diferencien dels de les variables que posseeixen períodes curts.

Els fets coneguts d'aquestes 25 variables suggereixen moltes altres preguntes respecte a la distribució, relacions amb les estrelles de cúmuls i nebuloses, diferències en les formes de les corbes de llum, i al rang extrem de la longitud dels períodes. S'espera que aviat pugui emprendre's en aquest observatori un estudi sistemàtic dels canvis de llum de totes les variables, quasi dues mil, en els dos Núvols de Magalhaes.