On lui doit surtout des travaux astrométriques, réexaminant notamment partie les données recueillies par Bradley, dans le but d'unifier les divers catalogues de positions et de mouvements propres d'étoiles. A.-F. Peters en 1851 et Auwers en 1861 ont cherché à déterminer l'orbite du satellite de Sirius (la naine blanche Sirius B), qui a été découvert en 1862 par A.-G. Clark, avec une lunette très puissante, ayant 0,47 m d'ouverture, construite par son père Alvin Clark. Auwers a également signalé en 1862 un satellite invisible de Procyon; ce satellite a été observé en 1896 par Schaeberle. 

Il a par ailleurs contribué à la fondation de l'observatoire de Potsdam, et a participé à deux expéditions pour observer le transit de Vénus devant le disque du Soleil, l'une en Patagonie, l'autre au Cap de Bonne Espérance.