Bernals wissenschaftliches Hauptinteresse galt ursprünglich der Atomstruktur von Kristallen, Metallen und Mineralien. Später wandte er sich der Struktur von Hormonen und Sterinen und einigen Aminosäuren, den Bausteinen der Proteine, zu.
El principal interés científico de Bernal fue al comienzo la estructura atómica de los cristales, metales y minerales, luego la de las hormonas y esteroles, y de algunos aminoácidos, componentes básicos de las proteínas.