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Nascido na Nova Escócia, aos 19 anos Newcomb deixou um aprendizado para se juntar ao pai em Massachusetts, onde este último lecionava.
Embora Newcomb tivesse pouca escolaridade convencional, ele concluiu um bacharelado em Harvard em 1858. Mais tarde, ele fez importantes contribuições para a cronometragem, bem como para outros campos da matemática aplicada, como economia e estatística. Fluente em vários idiomas, ele também escreveu e publicou vários livros populares de ciência e um romance de ficção científica.
Em 1877, Newcomb tornou-se diretor do Nautical Almanac Office, em 1884 também professor de matemática e astronomia na Universidade Johns Hopkins. Em uma conferência em Paris em maio de 1896 , seus recálculos das efemérides, que ele realizou durante esse período, foram declarados o padrão internacional.
A partir de 1878 ele dirigiu um projeto para medir com mais precisão a velocidade da luz, primeiro em colaboração e depois em competição com Albert A. Michelson.
Em 1881, ele notou que os lados da frente das tabelas de logaritmos estavam mais gastos do que os de trás. Disso ele derivou a tese de que em uma lista de números aleatórios o 1 vem primeiro com mais frequência do que qualquer outro dígito. Este princípio foi mais tarde nomeado após a lei de Benford de Frank Benford.