海爾的“三級跳”的第二跳是建造一架口徑254米(100英寸)的反射望遠鏡。當口徑152米的反射望遠鏡還在建造之時，美國洛杉磯的一位商人JD胡克就向海爾主動表示願出巨資建造一台以他的姓氏命名的巨型反射望遠鏡。起初提供的捐款可以建造一台口徑212米的反射望遠鏡，但為了確保在此後較長時間內不被別人所超過，胡克又主動增加了捐款，最後確定建造一台口徑達254米的巨型反射望遠鏡。海爾得到這筆巨款後馬上行動，訂購鏡坯，組織人設計和加工，1918年這台以捐款人的姓氏命名的胡克望遠鏡在威爾遜山天文台落成。此後30年中，它一直是望遠鏡之王。
許多重大天文發現是藉助於胡克望遠鏡作出的。該望遠鏡一建成，美國科學家AA邁克爾遜和FG皮斯就在1920年將他們製成的第一台恒星幹涉儀安裝在胡克望遠鏡上，同年底首次測出了紅巨星參宿四(獵戶座α)的角直徑，此後又測得了其他幾顆紅巨星的角直徑。
1924年，美國天文學家哈勃在威爾遜山天文台利用胡克望遠鏡拍攝仙女座大星雲、三角座星雲M33和人馬座星雲NGC6822的照片，利用其中發現的造父變星(一種因星體不斷脹縮而產生光變的變星)測定了它們的距離，從而發現了銀河係之外確實存在著別的星係，翻開了探索大宇宙的新篇章。此後，哈勃又用胡克望遠鏡測定許多星係的距離和視向速度，1929年發現了著名的哈勃定律。1944年，在威爾遜山天文台工作的德國天文學家巴德用胡克望遠鏡拍攝仙女座大星雲和它的兩個伴星係的照片，並通過進一步的研究率先確立了恒星往往可以分為兩個不同的星族的科學概念。概言之，胡克望遠鏡對20世紀天文學的發展貢獻巨大，特別是在星係和宇宙學的研究方麵，其貢獻尤為突出。
1923年，海爾因健康欠佳而退休，結束了他就任近二十年的威爾遜山天文台台長生涯。但他在稍事休息以後，1928年又開始部署建造一台口徑508米(200英寸)的反射望遠鏡，這也是他卓越不凡的“三級跳”中的最後一跳。由於洛杉磯市的發展已使塵埃和夜晚的亮光逐漸對威爾遜山天文台的天空產生不利影響，特別對用大望遠鏡拍攝遙遠星係和其他暗弱天體影響更大，所以海爾決定該望遠鏡不能安裝在威爾遜山天文台，他選定了離威爾遜山天文台150千米處的帕洛馬山為新台址。他從洛克菲勒基金會爭取到600萬美元的巨額資助後，立即開始建造該望遠鏡和它所在的帕洛馬山天文台。為了減小觀測時溫差對鏡麵形狀的影響，他所選用的物鏡鏡坯是用派勒克斯玻璃製成的，而且鏡坯不鑄成一個實心玻璃柱，而製成正麵有平滑表麵、背麵卻是由縱橫交叉肋材構成的蜂窩狀結構物。這樣的反射鏡磨製成後，鏡麵任何一點與背麵空隙處的距離都小於5厘米，於是外界溫度的變化將迅速傳遍整塊物鏡，這對減少物鏡的形變很有好處。1934年，按照這樣的設計思想製成的物鏡毛坯在美國紐約州科寧市的科寧玻璃廠製成，經過10個月的緩慢冷卻，才用火車沿專門選擇的路線運到籌建中的帕洛馬山天文台。然後開始了磨製工程，用了31噸磨料磨去鏡麵中心部分的45噸玻璃，整個鏡麵任何地方不得有百萬分之一厘米的偏差，最後成型的反射物鏡重145噸。整台望遠鏡的機械配件研製得十分精密，可轉動部分共重530噸，但運轉十分靈巧。由於1931年真空鍍鋁技術問世，此後不久被用到反射望遠鏡上，所以這台望遠鏡的鏡麵不再是鍍銀的而是鍍鋁的，它比銀麵能保持更長時間不失澤，而且在較寬波段範圍內反射本領都比較高。它能拍攝到暗至23等的天體，這樣的天體其亮度隻有肉眼可見最暗天體的六百萬分之一，通過長時間的曝光甚至可以拍攝到遠達十億光年的星係的光譜。
1938年2月21日，海爾在美國加裏福尼亞州帕薩迪納市去世。由於第二次世界大戰的影響，508米反射望遠鏡在他去世十年之後才在帕洛馬山天文台落成。但人們並沒有忘記他的巨大功績，該望遠鏡被命名為海爾望遠鏡。1969年12月，美國將威爾遜山天文台和帕洛馬山天文台兩台合並，為了紀念海爾的功績，合並後的天文台被命名為海爾天文台。
科學事業的傑出組織者
海爾一生中共發表論文和各類文章400餘篇，並著有《一座高山天文台十年的工作》(1915年出版)、《新天空》(1922年出版)、《宇宙的深度》(1924年出版)、《銀河係之外》(1926年出版)、《1917～1924年太陽黑子磁場觀測》(與SB尼科爾遜合著，1938年出版)等多部著作。但更突出的是，他是一位科學事業的傑出組織者。前文論及他遊說富商捐款建造大望遠鏡便是這方麵的重要體現。除此以外，他在這方麵的貢獻還很多。
海爾任威爾遜山天文台台長近20年。建台初期，他帶領同事們伐木、築路、建房、搬運和安裝儀器，篳路籃縷，艱辛備嚐。天文台初步建成後，他一方麵致力於不斷改善天文台的裝備，建造大的太陽塔和巨型反射望遠鏡；一方麵又注意人才建設，他聘請有才華的青年學者來台工作，並注意吸引各國著名學者前來進行客座研究。這些措施使威爾遜山天文台人才濟濟，逐漸成為當時世界上最有聲望的天文台之一。
1906年，海爾受聘為思魯普工學院的理事。該學院原先學術水平較低，海爾與著名物理學家密立根等人合作，將該校改組為加利福尼亞理工學院。他們為該校製定了嚴謹求實的辦學方針，注意活躍學術空氣，提高學術研究水平和教學質量，逐漸使該校成為美國學術水平最高的高等學府之一。
1899年，海爾任美國天文學和天體物理學會(美國天文學會的前身)副會長，1902年當選為美國國家科學院院士。他十分熱心於學術團體的組織建設工作。在他的籌備和組織下，國際太陽研究聯合會於1905年正式成立。後來，該聯合會與國際天圖組織、國際測時與緯度聯合會等學術機構合並，組建成著名的國際天文學聯合會。1916年，海爾任美國國家研究理事會首任主席，在他的倡議和組織下，1919年成立了國際研究理事會(國際科學聯合會理事會的前身)，1932年海爾任該會主席。
海爾還致力於學術刊物的建設。1891年，他與佩恩共同創辦《天文學與天體物理學》雜誌；1895年，他又與基勒共同創辦了《天體物理學雜誌》。這兩個刊物目前都已成為國際著名的天文學刊物。
綜觀海爾的一生，可以看出他與許多著名天文學家有一個明顯的不同，他不僅在自身研究領域(太陽物理學)成果卓著，而且又是科學事業的傑出組織者。他深信科學事業要靠一大批人攜手合作才能更快發展。他為科學事業所做的組織工作、所進行的社會活動，如遊說富商為建造大望遠鏡捐款、籌備和組建國際學術機構、創辦國際性天文刊物等，後來都結出了豐碩的成果。他的這些工作影響十分深遠，有力地推動了二十世紀天文學的發展。