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.
Bernal s'intéressa d'abord à la structure atomique des cristaux, des métaux et des minéraux, puis des hormones et des stérols, et de certains acides aminés, les composantes des protéines.