Став директором Пулковской обсерватории, Струве соединил свои триангуляции с теннеровскими и возглавил огромную работу по продолжению градусного измерения на юг — до устья Дуная и на север — до берегов Ледовитого океана, принимая личное участие в работах в прибалтийских губерниях и в Финляндии. Общая длина дуги меридиана Струве — Теннера равна 2 800 км; на этом протяжении измерено 258 треугольников. Это самое большое градусное измерение того времени и до сих пор не потеряло большого научного и практического-значения.
Пулковская обсерватория воспитала школу русских геодезистов, которые были передовыми учеными и практиками. В ней завершали свое образование военные геодезисты. Здесь под руководством сотрудников обсерватории они упражнялись в производстве астрономических наблюдений, необходимых для определения географических пунктов. Лучшие традиции этой школы перешли в советскую эпоху, и если ныне наша геодезия занимает по научной обоснованности, качеству и объему своих работ первое место в мире, то большая доля заслуги в этом принадлежит Пулковской обсерватории.
В прошлом веке питомцы Пулковской обсерватории участвовали еще в двух грандиозных градусных измерениях (по параллелям 47 1/2 и 52 градуса), мысль о которых также принадлежала В. Я. Струве. На территории России более северная из этих дуг шла от западной границы до Орска, а южная дуга — от западной границы до Астрахани. Последнее большое градусное измерение было выполнено Пулковской обсерваторией в трудных условиях, на Шпицбергене, совместно со Шведской Академией наук в 1898—1900 годах. В этой самой северной триангуляции мира участвовали директор обсерватории О. А. Баклунд и сотрудники ее А. С. Васильев и А. П. Ганский.
Нужно еще упомянуть, что Пулковский меридиан в течение долгого времени был начальным для всех русских карт, а центр круглого здания обсерватории и теперь является исходным пунктом для всех государственных триангуляций СССР, простирающихся отсюда до Черного моря, Средней Азии и берегов наших дальневосточных морей.
Питомцы Пулковской обсерватории — геодезисты Н. Я. Цингер, Д. Д. Гедеонов, Н. Д. Павлов, путешественник М. В. Певцов изобрели новые способы определения времени, широты и долготы с помощью астрономических наблюдений. Эти методы нашли самое широкое применение в наших астрономо-геодезических работах. Пулковские астрономы определили долготы ряда основных пунктов, широко разбросанных по нашей территории, а также произвели большое число измерений силы тяжести, в частности на пунктах Шпицбергенской триангуляции.
В связи с тяжелой болезнью В. Я. Струве в 1861 году вышел в отставку, и директорский пост в обсерватории занял его сын О. В. Струве, продолживший работы отца по измерению двойных звезд и определению основных астрономических постоянных. Деятельность обсерватории продолжалась в прежнем направлении, с некоторым расширением астрофизических исследований.
В этот период еще более усилились международные связи обсерватории; к этому времени относятся посещения Пулкова рядом выдающихся зарубежных ученых. Многие из них длительное время работали в Пулкове или занимались в библиотеке обсерватории. Дважды посетил обсерваторию известный американский астроном Ньюкомб, который в своих «Воспоминаниях» писал: «Кажется, доктор Гульд назвал Пулковскую обсерваторию астрономической столицей мира... С момента своего основания она стала ведущей в точных измерениях, относящихся к движению Земли и положениям главнейших звезд. Важной частью ее оборудования является астрономическая библиотека, вероятно, самая полная из всех существующих».
В течение 50 лет Пулковская обсерватория работала в предначертанном направлении, накопляя и совершенствуя свои наблюдения и повышая точность результатов. С течением времени область астрономических исследований стала расширяться, главным образом за счет разработки и применения новых методов, основанных на использовании достижений физики. Прежде всего особенно плодотворным оказалось применение спектрального анализа к исследованиям химического состава, физического строения и движения небесных светил. Затем большое развитие получил фотометрический метод исследования, основанный на измерении количества света, получаемого от различных звезд и планет. Наконец, все шире стала применяться фотография, заменившая глаз в целом ряде астрономических наблюдений.