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