Nach dem Tode seiner Eltern nahm eine Lehre als Zimmermann an besuchte anschließend die Universität Michigan er Astronomie studierte. Aus Geldmangel war er die Universität zu verlassen und eine Stelle Harvard-Observatorium in Cambirdge ( Massachusetts ) und dann am US Naval-Observatorium anzunehmen. wurde ihm 1863 eine Professur für Mathematik angeboten.
1877 stand der Mars ungewöhnlich günstig für beobachtenden Astronomen die weltweit ihr Augenmerk auf roten Planeten richteten. Dies führte einerseits zur der Marskanäle durch Giovanni Schiaparelli und andererseits zur Entdeckung der beiden Phobos und Deimos durch Asaph Hall. Hierbei er sehr tatkräftig von seiner Frau Chloë unterstützt die ihn immer wieder zu weiteren ermutigte. Hall benutzte dazu den großen 26-Zoll- Refraktor "Great Equatorial" das seinerzeit größte Instrument Art weltweit.
1879 erhielt Asaph Hall die Goldmedaille Royal Astronomical Society von Großbritannien .
Kurze Zeit nach seiner Entdeckung verließ Washington und ging nach Annaplois wo er starb.