Основные исследования ученого были в области нейрофизиологии, изучения передачи возбуждения с нервных клеток на мышечные волокна. Бернард Кац доказал, что эта передача осуществляется с помощью молекул ацетилхолина при участии ионов кальция. Из большого числа научных публикаций ученого нужно особо отметить: Electric excitation of nerve (1939), Nerve, muscle and synapse (1966), The release of neural transmitter substances (1969).
Бернард Кац — лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1970, совместно с Джулиусом Аксельродом и Ульфом фон Ойлером) за «открытия в области изучения медиаторов нервных волокон и механизмов их сохранения, выделения и инактивации». Также он удостоен медали Бейли Королевского общества врачей и медали Копли Королевского научного общества. Бернард Кац — член Итальянской национальной академии наук, Американской академии наук и искусств, Датской королевской академии наук и искусств, Национальной академии наук США. Лауреат почетных званий профессора Кембриджского университета и Института Вейцмана в Израиле.