John Herschel est l'unique enfant de William Herschel et de Mary Badlwin Pitt. Contrairement à son père qui part de rien et qui doit constamment faire oeuvre de pionnier, il reçoit une excellente éducation et mène une vie de bourgeois. John oeuvre dans plusieurs disciplines scientifiques. Célèbre, son nom devient synonyme de " véritable savant ". Dans les milieux scientifiques, on ne l'apprécie pourtant, à sa juste valeur, qu'après sa mort où l'on constatera sa mort alors que les apports de John Herschel à l'astronomie de l'hémisphère Sud correspondent à ceux de son père pour l'hémisphère Nord. Seul enfant d'une maison dévouée exclusivement à l'observation astronomique, il est rescapé de la solitude par sa tante Caroline, avec qui il établit un rapport très affectueux qui durera jusqu'à la mort de celle-ci. Par son entrain et sa bonne humeur, sa tante sait combler le fossé de 42 ans qui la sépare de son neveu. À l'âge de 17 ans, John entre au Saint John's College, où il dévore les ouvrages mathématiques. Aidé de trois amis, il fonde l'Analytical Society, voulant ainsi utiliser et populariser les méthodes d'analyse utilisées en Europe. Dans cette optique, ils traduisent le Traité de calcul différentiel et de calcul intégral, de Lacroix. En 1813, suite à cinq publications sur les mathématiques, il devient membre de la Royal Society. En 1816, ayant obtenu une maîtrise de Cambridge, il quitte définitivement cette institution. Il entreprend sa carrière scientifique à la suite d'une série de conférences, où il assiste son père, âgé de 78 ans. Ce dernier désire ardemment voir son travail continué et il compte fermement sur son fils qui vient à l'astronomie probablement par dévotion filiale.

Les intérêts de John sont très diversifiés: la polarisation, la biréfringence, l'interférence de la lumière et des ondes sonores, et l'analyse spectrale. Pendant la première moitié des années 1820, il effectue plusieurs séjours en Europe. En 1821, il visite la France, la Suisse, l'Italie. En 1822, il apprend la mort de son père pendant un voyage; en 1824, il retourne en France et en Italie, puis il séjourne en Allemagne. Il rencontre plusieurs hommes de science et il en profite pour faire des expériences de physique, de géologie et de météorologie.

Il pousuit l'oeuvre de son père sur les étoiles doubles. Aidé de J. South, il publie, en 1824, un catalogue de 380 étoiles doubles. Il participe activement à trois sociétés: la Royal Society, la British Association for Advancement of Science et l'Astronomical Society. Il participe à la fondation des deux dernières, occupe des postes importants dans chacune et reçoit leurs médailles et décorations. En 1816, il a compilé six catalogues comprenant 3 346 systèmes d'étoiles ( nébuleuses, amas, étoiles doubles, etc.). Il écrit aussi plusieurs articles scientifiques pour des encyclopédies.

À 40 ans, il est déjà célèbre, ayant accumulé toutes les distinctions possibles dans son domaine. Un de ses amis décide alors qu'il doit se marier et lui trouve même une épouse: Margaret Brodie Stewart, fille d'Alexander Stewart. Herschel est de 18 ans son aîné, mais il est séduit par sa fière allure, son charme et son fort caractère. Ils auront 12 enfants dont certains acquerront une grande renommée.

Le 13 novembre 1833, Herschel, sa femme, trois de leurs enfants, une infirmière et un artisan partent pour une expédition astronomique au Cap de Bonne Espérance. En 1838, aidé de Thomas Maclean, il accumule des données sur 1 707 nébuleuses et 2 102 étoiles doubles. Il produit un atlas céleste de 3 000 cartes dans lequel on retrouve 68 948 étoiles. Outre l'astronomie, il se préoccupe de botanique et de photographie. Il modifie le système d'éducation de la colonie du Cap. Il est de retour en Angleterre le 15 mai 1838. Ses publications subséquentes traitent des météorites ferreux, des étoiles variables et même de la structure de l'œil du requin. Il s'intéresse à la chimie de la photographie et il réalise une première photographie sur plaque de verre, en 1839: on lui doit les termes " positif " et " négatif ".

Il continue à avoir une vie publique très active. En 1850, la maladie le surprend. Même s'il doit alors se ménager, il n'en réalise pas moins la grande partie d'un catalogue posthume de 10 300 étoiles doubles. Il vit jusqu'en 1871, année où il s'éteint paisiblement chez-lui.