Flamsteed blev Englands første kongelige astronom (Astronomer Royal) i 1675 under kong Charles II.
Hans hovedopgave var at udarbejde astronomiske tabeller til navigationsformål.
I 1676 forestod han opførelsen af Greenwich-observatoriet nær London.
Flamsteed udarbejdede et stjernekatalog af hidtil uset nøjagtighed, baseret på observationer ved hjælp af kikkerter.
Mod Flamsteeds vilje offentliggjorde Isaac Newton kataloget før det var færdigt og fejlfrit, men det lykkedes Flamsteed at destruere de fleste eksemplarer.
Først i 1725 var kataloget helt færdigt, og afløste da Tycho Brahes katalog fra 1590'erne.
Det stjerneatlas, Atlas Coelestis (London 1729) der blev tegnet ud fra Flamsteeds observationer,
haves på DNLB i en udgave fra 1753; her vises stjernebilledet Cassiopeia.
DNLB ejer også en fransk udgave fra 1776. Fra dette vises Tyren og Orion.