Apie 1817 m. Besselis pristatė matematinių funkcijų, dabar vadinamų Besselio funkcijomis, rinkinį, kad padėtų suprasti trijų kūnų judesius tarpusavyje veikiant gravitacijai. Beselio indėlis į geodeziją, matematika, susijęs su žemės dydžiu, forma ir gravitaciniu lauku, apėmė jo 1841 m. Apskaičiavimą, kiek žemės forma nukrypsta nuo sferos.
Beselis padėjo pagrindus visatos mastui nustatyti. Jis tiksliai išmatavo apie 50 000 žvaigždžių padėtis ir stebėjo labai mažus vienos žvaigždės judesius kitos atžvilgiu. Jis parodė, kad 61 Cygni, didžiausio jam žinomo tinkamo judesio žvaigždė, matyt, per metus juda elipsėje. Besselis šį judesį, vadinamą paralaksu, priskyrė žemės judėjimui aplink saulę. Apskaičiavęs atstumą nuo žemės iki 61 Cygni, Besselis tapo pirmuoju, tiksliai įvertinusiu kitos žvaigždės, išskyrus saulę, atstumą. Jis taip pat numatė kitos planetos, esančios už Uraunus-Neptūno, egzistavimą, kuri buvo surasta po jo mirties.
Pirmasis vokiečių astronomas friedrichas wilhelmas besselis (behs uhl) išmatavo žvaigždžių paralaksą - akivaizdų žvaigždžių padėties pasikeitimą dėl žemės, skriejančios aplink saulę. Besselio funkcijos, jo išvestos matematinės funkcijos, vis dar plačiai naudojamos fizikoje.