Родилась в Довере (штат Делавэр), в 1884 окончила Колледж Уэллсли. С 1896 работала в Гарвардской обсерватории.
Основные труды в области спектральной классификации звёзд и исследованию переменных звёзд. Продолжила работы по спектральной классификации звёзд, начатые В. Флеминг и А. К. Мори под руководством Э. Ч. Пикеринга в Гарвардской обсерватории. Выполнила классификацию всех звёзд, содержащихся в «Каталоге Генри Дрейпера» (т. 91-99 «Гарвардских анналов»), в «Продолжении каталога Генри Дрейпера», а также звёзд в зонах Йельского каталога и каталога, составлявшегося в обсерватории на мысе Доброй Надежды. Всего Кэннон классифицировала спектры около 350 000 звёзд. На основе «Каталога Генри Дрейпера» провела совместно с X. Шепли статистические исследования распределения звёзд по величинам и спектральным классам. В 1903 и 1907 составила каталоги переменных звёзд. Открыла около 300 переменных и 5 новых звёзд, большую часть из них по их спектральным характеристикам. Провела классификацию спектров нескольких сотен тысяч звезд для девятитомного Каталога Генри Дрейпера и Дополнения к нему. Ее система с порядком спектральных классов вида OBAFGKM была принята на международном уровне в 1922 году и до сих пор не теряет значения[4].
Почётный член Лондонского королевского астрономического общества (1914), почётный доктор многих университетов, первая женщина, получившая степень доктора наук Оксфордского университета (Англия, 1925).
В её честь назван кратер на Луне, а в 1934 году Американским астрономическим обществом учреждена премия для женщин, внёсших значительный вклад в развитие астрономии.