Descubrió varios cometas, el asteroide (76) Freya y una serie de 342 objetos del cielo profundo.

En 1845 se convierte en asistente del profesor Johann Franz Encke en el Observatorio de Berlín.

Galle y d'Arrest escrutaron una región del cielo que el astrónomo francés Urbain Le Verrier les había indicado como posible localización de un planeta desconocido hasta entonces y que podría explicar las perturbaciones observadas en la órbita de Urano.

Da Galle fue el primero en observar el planeta a través del telescopio [cita requerida] y por ello actualmente se le reconoce como el descubridor.

D'Arrest inició y llevó adelante la construcción del nuevo observatorio de Leipzig.

También fue importante su investigación sobre el cúmulo Coma analizando entre 1861 y 1867 de manera sistemática las numerosas observaciones que realizó.