Незаметно прошли студенческие годы, и подошло время, когда надо было определить дальнейшую свою судьбу и найти подходящую работу. И здесь молодому ученому повезло. В тот год, когда Костинский окончил университет, Бредихин становится директором Пулковской обсерватории; он приглашает к себе новоиспеченного «звездочета» в качестве внештатного астронома. Позднее Костинский становится штатным, а с 1902 года — старшим астрономом обсерватории.
В Пулкове Костинский прожил 46 лет. Уже в начале работы в Пулковской обсерватории он зарекомендовал себя серьезным и вдумчивым ученым.
Первые работы молодого астронома были посвящены исследованию изменения астрономических широт и новым способам вычисления кривой движения полюса. Но самым большим достижением ученого впоследствии явились его фундаментальные труды по астрофотографии и фотографической астрометрии. Они получили мировое признание, а их автору принесли славу одного из основоположников применения фотографических методов в астрономии.
Ученый открыл так называемое «явление Костинского» — смещение в узлах звездных туманностей как результат ложного стереоскопического эффекта. Сергей Константинович из открытого им явления сделал правильный вывод, что наша Галактика — одна из бесчисленного множества галактик, расположенных друг от друга на громадных космических расстояниях.
В течение 40 лет ученый получил огромное количество фотографий спутников внешних планет и фотографий звездного неба. Это уникальное собрание фотографий позволило Костинскому и его последователям проникнуть в тайну нашей Галактики и подойти вплотную к изучению собственного движения звезд.
Сергею Константиновичу было 50 лет, когда свершилась Великая Октябрьская социалистическая революция. Почти двадцать лет ученый прожил при Советской власти. На его глазах строилось первое в мире социалистическое государство, и сам он принимал активное участие в этом строительстве. Это вдохновляло его на то, чтобы с удвоенной энергией проникать своим «фотографическим глазом» в далекие звездные миры и создавать все необходимые предпосылки для наступления космической эры, начало которой положили советские ученые и наши славные летчики-космонавты.
Метеор чем-то напоминает зажженную спичку на ветру: мелькнет яркая огненная полоска и пропадает. Это происходит потому, что метеор, или, как говорят в народе, «падающая звезда», проходя через атмосферу, раскаляется и превращается в пары. Попытка сфотографировать спектр раскаленных паров падающего метеора всегда оканчивалась неудачей. Ведь свечение метеора происходит всего один только миг, и возникает оно всегда неожиданно. Здесь требуется буквально «подковать блоху».
Впервые в мировой науке сфотографировать спектр метеоров сумел Сергей Николаевич Блажко. Ему было всего 27 лет, когда он начал «охотиться» за метеорами. К 34 годам он добился того, чего не могли сделать другие: ему удалось получить спектры двух метеоров. Прошло три года напряженной работы, и Блажко получает спектр еще одного метеора. Разгадка тайны строения метеорных тел теперь в руках ученого. Была разработана новая теория обработки метеорных спектров. Оказывается, раскаленные пары метеоров, которые получаются при полете последних через атмосферу, содержат в себе кремний, железо, кальций и другие известные «земные» элементы. Таким образом, развеялся библейский миф о каком-то особом, неземном строении «падающих звезд». Тайна строения метеорных тел была разгадана.
Параллельно с работой над получением и изучением спектров метеоров ученый при помощи спектрографа собственной конструкции изучает спектральные типы переменных звезд. В 1912 году он выпускает книгу «О звездах типа Алголя», явившуюся плодом долголетних и упорных исследований. Эту книгу Сергей Николаевич представил как диссертацию, которую защитил в 1913 году. В ней ученый разработал свою общую теорию затменных переменных звезд типа Алголя, что явилось большим вкладом в науку.
Блажко является крупным специалистом по исследованию переменных звезд. За свою долгую жизнь он детально исследовал свыше 200 переменных звезд различных типов. Ученым открыт эффект, названный его именем, — «эффект Блажко». Это явление заключается в периодическом изменении кривой и периода блеска у некоторых короткопериодических цефеид, т. е. переменных звезд высокой светимости.
Однако Сергея Николаевича интересовали не только звезды и метеоры. В поле его внимания было и наше Солнце, при исследовании которого он проявил немало изобретательности. В 1914 году при помощи найденного им метода фотографирования Блажко получил весьма удачную фотографию короны Солнца, послужившую основой для далеко идущих выводов о строении внешних областей короны. Еще раньше, в 1900 году, занимаясь систематически фотографированием Солнца, по положению факелов на диске ученый установил период обращения Солнца.
Работа ученого проходила в Московском университете, где он являлся профессором. С 1918 по 1931 год он по совместительству возглавлял Московскую обсерваторию. Блажко — автор широко распространеных университетских курсов по общей и сферической астрономии. Работы С. Н. Блажко составляют славу и гордость советской науки и прочно вошли в историю отечественной и мировой культуры.