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.
Основной научный интерес для Бернала на первых порах представляла атомная структура кристаллов, металлов и минералов, а затем уже гормонов и стеринов, а также некоторых аминокислот - основных составляющих белков.