Nel 1882 divenne il direttore dell'Osservatorio di Potsdam. Vogel è noto soprattutto per una scoperta fatta nello stesso osservatorio nel 1890. Si accorse infatti che negli spettri di alcune stelle le righe di assorbimento si spostavano nel tempo, oscillando attorno ad un asse fisso. Vogel comprese che lo spostamento era dovuto all'effetto Doppler e che quindi la stella si allontanava e si avvicinava periodicamente alla Terra. Questo tipo di stelle, che sembrano orbitare attorno ad un centro di massa invisibile, sono identificabili come stelle doppie, appartenenti alla classe delle binarie spettroscopiche.
Trovando lo spostamento Doppler periodico anche nello spettro della stella Algol, provò che essa è una stella doppia. Oggi si sa che Algol non solo è una doppia spettroscopica, ma è anche una binaria ad eclisse.