Nació en el condado de Shelby, Kentucky , nieto del general Joseph Winlock (1758–1831). [1] Después de graduarse de Shelby College en Kentucky en 1845, fue nombrado profesor de matemáticas y astronomía en esa institución.
Desde 1852 hasta 1857 trabajó como ordenador para American Ephemeris and Nautical Almanac , y se trasladó a Cambridge, Massachusetts . Se desempeñó brevemente como jefe del departamento de matemáticas en la Academia Naval de los Estados Unidos , pero regresó como superintendente de la oficina de Almanaque. [2] Fue elegido miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias en 1853. [3]
Se casó con Isabella Washington en Shelbyville, Kentucky el 10 de diciembre de 1856 y tuvieron seis hijos. [1]
En 1863 fue uno de los cincuenta miembros fundadores de la Academia Nacional de Ciencias . [4] Tres años después, en 1866, se convirtió en director del Observatorio de la Universidad de Harvard , sucediendo a George Bond y realizando muchas mejoras en las instalaciones. También fue nombrado profesor de astronomía en Harvard . Permaneció en la universidad, convirtiéndose finalmente en profesor de geodesia hasta su repentina muerte en Cambridge el 11 de junio de 1875. [1]
Gran parte de su trabajo astronómico incluyó mediciones con el círculo meridiano , un catálogo de estrellas dobles e investigaciones de fotometría estelar . También dirigió expediciones de eclipses solares a Kentucky en 1860 y a España en 1870.