Bernalovým hlavním vědeckým zájmem byla zpočátku atomová stavba krystalů, kovů a minerálů a později hormonů a sterolů - a také některých aminokyselin, stavebních prvků bílkovin.
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.