I 1920 blev han udnævnt til direktør for Allegheny Observatory. Samme år deltog han i den store debat
med Harlow Shapley (også kaldet Shapley-Curtis-debatten) om stjernetåger og galaksers natur og universets størrelse. Curtis var fortaler for den nu accepterede opfattelse at der var andre galakser end Mælkevejen.