Wileńskie Obserwatorium Astronomiczne, w którym pracowała Wilhelmina Iwanowska, Na zdjęciu profesor Wacław Dziewulski, który zaproponował Iwanowskiej asystenturę, 1937, fot. NAC/audiovis.nac.gov.pl
Ostatecznie Iwanowskiej udało się nadrobić zaległości (uzupełniała braki, jednocześnie nie opuszczając żadnych zajęć z astronomii) i w 1929 roku została magistrą filozofii w dziedzinie matematyki. Dzień, w którym otrzymała propozycję asystentury od astronoma i matematyka Wacława Dziewulskiego, określiła jako "najszczęśliwszy w jej życiu". Jej pierwsza praca astronomiczna "O wyznaczaniu ruchu Słońca metodą Bravais", napisana po angielsku, rozesłana została do kilkuset obserwatoriów astronomicznych na całym świecie. W 1933 roku, zdając egzamin z wysoką gorączką, Iwanowska otrzymała tytuł doktory. Rozpoczęła wówczas obserwację cefeid (gwiazd zmiennych pulsujących, około dziesięć tysięcy razy jaśniejszych od Słońca), które kontynuowała w czasie drugiej wojny światowej.
Po wojnie współtworzyła Uniwersytet im. Mikołaja Kopernika w Toruniu, którego prorektorem został właśnie Dziewulski. Iwanowska otrzymała natomiast nominację na profesora nadzwyczajnego katedry astrofizyki. "Wszystko trzeba było zaczynać od stanu zerowego", wspominała okres tworzenia od podstaw jednej z najistotniejszych dziś polskich uczelni. W 1948 roku w ramach półrocznego stypendium w Stanach Zjednoczonych miała okazję spotkać wybitnych uczonych i odwiedzić ośrodki astronomiczne: m.in. Obserwatorium McDonalda położone na pustynnym płaskowyżu góry Mount Locke w Texasie. Na Harwardzie miała z kolei szansę obejrzeć jeden z pierwszych komputerów – zajmował kilka pomieszczeń "zastawionych stojakami, wypełnionych od góry do dołu lampami elektronowymi i mnóstwem przewodów". Do Europy wróciła transatlantykiem "Batory", wioząc klisze i taśmy z zapisami widm około dwustu gwiazd z teksańskiego obserwatorium. To właśnie zebrane w USA materiały stały się w latach 50. podstawą do wyznaczenia przez Iwanowską nowej skali odległości we wszechświecie, co określa się jako największe dokonanie astronomki.
"Do lunet i teleskopów odnosiłam się jak do żywych, przyjaznych istot", pisała Iwanowska w życiorysie podsumowującym jej karierę naukową i doświadczenia prywatne. Z wypowiedzi Iwanowskiej, nazywanej niekiedy "pierwszą damą polskiej astronomii", wyziera niezwykle emocjonalny stosunek do tej dziedziny. W wywiadzie-rzece przeprowadzonym przez Annę Plaskacz astronomka wspomniała o pierwszym świadomym kontakcie z gwiazdami:
Pamiętam ten moment dokładnie. Miałam dwa i pół, może trzy latka. [...] Nade mną niebo wygwieżdżone, ja do dziś pamiętam, jak ogarnia mnie kosmiczny strach. Zaczęłam biec przez podwórko i co widzę? Że gwiadzy biegną za mną. Proszę spróbować. Od gwiazd się nie ucieknie. Nie można ich ominąć. [...] Teraz wiem, że to była paralaksa, to złudzenie, że gwiazdy biegną za mną, to złudzenie, że mnie dogonią, pochłoną.
W latach 70. przygotowała serię odczytów związanych z pięćsetną rocznicą urodzin Mikołaja Kopernika – wygłaszała je m.in. w Kanadzie, Stanach Zjednoczonych, we Francji, ówczesnej Czechosłowacji i we Włoszech. W latach 1973–1978 była wiceprezydentką Międzynarodowej Unii Astronomicznej. W autobiograficznym tekście stwierdziła, że świadomie "uciekała przed możliwością założenia rodziny", traktując ją jako największe zagrożenie dla "daru, jakim była praca naukowa". Zmarła w 1999 roku w Toruniu. Jej imieniem nazwano jedną z asteroid.