Время и ответственность брали свое. Академик Бредихин все чаще приезжал в Петербург, а в октябре 1890 года согласился баллотироваться на должность директора обсерватории. Он единогласно был избран директором и столь же единогласно утвержден в этой должности общим собранием Академии наук 1 декабря 1890 года. Сразу же он переехал в Пулково и занял директорскую квартиру. Для Анны Дмитриевны Бредихиной, урожденной Бологовской, бывшей помещицы Костромской губернии, отказавшейся появляться в Пулкове, была снята скромная квартирка в Петербурге.
Поэт К. Р. очень огорчался, когда капризная поэтическая муза отказывала ему во внимании. А если муза его посещала, то ладились и другие его дела — куда легче жить, если их много и все они получаются! А стихи стали ладиться с 4 мая, когда по дороге в Гатчину появились первые в этом году лирические строки:
Вдохновение не покидало его до конца августа. И он уже мог подводить итог поэтического года, не дожидаясь его окончания, — 13 стихотворений. Не так уж и мало. И большинство из них льстили его поэтическому самолюбию.
За внешним ожиданием худшего, как заклинание, крылась какая-то мистическая надежда на лучшее. И так во всем. Начиная любое дело, Великий князь глубоко в душе прятал радостную надежду на его благополучное завершение, а внешне всегда был готов к худшему. И такая «психологическая тактика» в большинстве случаев оправдывала себя. «… Сочиняю сонет „Поступление“ в pendant к сонету „Пред увольнением“, но сомневаюсь в удаче…» Прошло пять дней, и Великий князь благословил дорогу в Павловск, когда был завершен сонет!
Директор обсерватории Ф. А. Бредихин успешно провел научные и кадровые преобразования в Пулкове и стал известен как «притеснитель немцев». Еще не будучи утвержденным в качестве полноправного директора, он уволил незадолго до этого принятых сверхштатных астрономов Ф. Блюмбаха, Б. Банаха и Й. Шретера, правда, посодействовал устройству первых двух на подходящие места в Петербурге. Осенью 1890 года в Пулково на должности сверхштатных были приглашены четверо выпускников по разряду математических наук из Петербургского и Московского университетов — В. В. Серафимов, А. А. Иванов, С. К. Костинский и С. С. Лебедев. На должности старших астрономов позже были представлены А. П. Соколов и Г. О. Струве, а на должность астрофизика — А. А. Белопольский, ставший впоследствии выдающимся ученым. Профессор геодезии Лесного института Соколов хорошо знал астрометрию и с марта 1891 года был вице-директором обсерватории до своего добровольного ухода в отставку в конце 1905 года в чине действительного статского советника. Впоследствии и Г. О. Струве был поднят Бредихиным до должности старшего астронома.
Уже 13 мая 1891 года Константин Константинович с удовлетворением запишет в своем дневнике: «Принимал Бредихина. Он постепенно изгнал из Пулкова неспособных шведов и дерптцев, заменив их дельными русскими. Остался один Герман Струве, обещающий сделаться дельным астрономом и подчиняющийся новым порядкам…»
По инициативе Бредихина были закуплены за границей и современные приборы, в частности фотографический рефрактор (то есть телескоп для фотографирования небесных тел, называемый также астрографом), который и был установлен в Пулкове летом 1893 года. С его помощью Сергей Константинович Костинский приобрел славу «отца русской астрографии». Академику Бредихину на посту директора Пулковской обсерватории удалось наладить регулярную публикацию результатов научных наблюдений и каталогов. Укреплению связей русских ученых с иностранными и изданию их трудов за границей способствовали посещения Бредихиным обсерваторий в Париже, Медоне, Гринвиче, Потсдаме и Берлине, как и успехи пулковских ученых в научной и учебной деятельности. По инициативе Бредихина было создано Русское астрономическое общество, одним из учредителей которого он стал.
Двадцатого октября 1894 года Ф. А. Бредихин подал прошение об отставке, ссылаясь на нездоровье. Он писал: «Все сколько-нибудь значительные мероприятия по обсерватории я предварительно представлял на благоусмотрение Е. И. Высочества Президента, Комитета обсерватории и считал себя счастливым тем, что всегда был милостиво выслушиваемым и неоднократно удостаивался авторитетных указаний и ободрения».
Пост директора Пулковской обсерватории не без его рекомендаций унаследовал Оскар Андреевич Баклунд. Швед неукоснительно следовал всем пунктам программы Бредихина, включая и прежнюю кадровую политику.
Федор Александрович Бредихин умер в мае 1904 года от паралича сердца. Есть свидетельства того, что на его ранимой и возбудимой нервной системе плохо сказалась начавшаяся в январе Русско-японская война.