Nació cerca de Londres, el 8 de Noviembre de 1656. Fue hijo de un comerciante asesinado en extrañas circunstancias. Desde temprana edad demostró interés por la ciencia. Estudió cursos de Astronomía en la Universidad de Oxford, lugar en que destacó por su habilidad en matemáticas y su conocimiento del latín y el griego.

Abandonó la universidad a los veinte años antes de haberse graduado, para complementar la obra de Hevelio y la que iniciaba Flamsteed en Greenwich, mediante observaciones de posiciones precisas de estrellas australes. Se trasladó a la isla de Santa Elena, la posesión inglesa más austral. Lamentablemente, las condiciones meteorológicas del lugar no son adecuadas para las observaciones astronómicas. Pese a ello Halley, con un telescopio de 8 m de distancia focal y un sextante de 1,5 m de radio, midió pacientemente durante 18 meses la posición de las estrellas más brillantes del inexplorado cielo austral.

Allí también observó el tránsito de Mercurio por la faz del sol, el 7 de Noviembre de 1677, lo que le sugirió su uso para determinar la paralaje solar. Esta observación fue la cuarta de su tipo y la primera que se hizo observando el tránsito de comienzo a fin.

En 1678 publica el “Catalogus Stellarum Australium” con 381 posiciones estelares. El catálogo de Halley tiene el privilegio de ser el primero en ser publicado en base a observaciones hechas con un telescopio.

En 1679 visitó a Hevelio en Danzing para trabajar con él un tiempo. Observó con Cassini, en París, el eclipse de 1680. Recibió un título honorífico de la Universidad de Oxford por su obra astronómica, siendo elegido miembro de la Royal Society. Estableció una amistad muy duradera con Newton, con quien colaboró en los Principios Matemáticos de Filosofía Natural, en particular en lo que se refiere a cometas.