1857 Gründung des Flagstaff-Observatorium für Geophysik, Magnetismus und Nautik am Flagstaff Hill im Zentrum von Melbourne, das er bis 1864 als Direktor leitete. Nach der Reichsgründung Hydrograph bei der Kaiserlichen Admiralität in Berlin. 1865 regte er die Schaffung einer Deutschen Seewarte an, worauf 1868 unter Beteiligung von Wilhelm von Freeden die Norddeutsche Seewarte gegründet wurde. In der Nachfolge entstand 1874 die Deutsche Seewarte in Hamburg, deren Amtsführung Neumayer als Direktor am 1. Januar 1875 übernahm und sie bis 1903 führte.