החל מפגישתו עם אלברט איינשטיין בפרינסטון בשנת 1946 החל ברנל להתעניין בשאלת מוצא החיים. נושא זה, הדורש ידע בתחומים רבים כדוגמת ביוכימיה, גאוכימיה, פיזיקה ועוד, התאים מאוד לחשיבה הרב תחומית של ברנל. לאחר שהציג את הנושא בהרצאת גתרי בשנת 1947, הוא החליט להרחיב אותו.
בשנת 1951 יצא לאור ספרו, "הבסיס הפיזי לחיים" (The Physical Bassis of Life), ובו העלה את ההשערה כי הסביבה שאפשרה את ריכוז החומרים שנוצרו בבריאה ספונטנית הייתה חרסית או קוורץ. בשנת 1953 הראה ניסוי מילר-יורי כי לאחר שסביבה סטרילית נחשפה במשך כשבוע לתנאים המשוערים ששררו על פני כדור הארץ, נוצרו חומצות אמינו (הבסיס לכל החלבונים) באופן ספונטני. במאמר שתיאר את הניסוי והתפרסם בכתב העת "Science" צוטט הספר של ברנל כאחד משלושת המקורות לניסוי.
ב-1957 השתתף ברנל בכנס במוסקבה בנושא "מוצא החיים" שארגן אלכסנדר אופרין, מראשוני המדענים בתחום. ב-1961 הוא בחן את הטענה כי נתגלו חומרים אורגניים במטאוריט שנפל ב-1864 ליד העיירה Orgueil בדרום צרפת, והגיע למסקנה כי ייתכן ויש אמת בטענה, ולכן ייתכן שצריך לחפש את מוצא החיים מחוץ לכדור הארץ. לצורך כך גייס גאוכימאי בשם ג'ון קרידג' (John Kerridge) שתפקידו היה לבחון מטאוריטים עשירים בפחמן, כדוגמת המטאוריט מ-Orgueil, על מנת לשער את המינרלוגיה של האסטרואיד ממנו הגיעו ומכך לנבא את התנאים להיווצרות החיים. ב-1963 העלה ברנל השערות לגבי תהליך ההתרבות של החומרים האורגניים וכיצד נוצרו המבנים הייחודים של התא בהסתמך על העבודה שביצע קרידג' על מטאוריטים. ב-1967 יצא לאור ספרו של ברנל "מוצא החיים" (The Origin of Life) ובו סיכם את כל הרעיונות בנושא ואף כלל כנספח את המאמרים הראשונים בנושא של אופרין מ-1924 וג'ון הלדיין מ-1929.
פעילות פוליטית הקשורה במדע.
פעילות באיגודים המקצועיים של עובדי המדע.
ביולי 1946 היה ברנל מעורב בהקמת הפדרציה העולמית של עובדי המדע (WFSW, ראשי תיבות של World Federation of Scientific Workers), ארגון עובדים בינלאומי שאיחד בעת הקמתו 18 ארגוני עובדים מ-14 מדינות. בראשו הועמד פרדריק ז'וליו-קירי וסגניו היו ברנל והרוסי ניקולאי סמנוב. ברנל היה שותף לכתיבת חוקת הארגון, שמטרתו המוצהרת הייתה "לעמול לניצול המלא של המדע בקידום השלום ורווחת האדם".
במאי 1947 החליף ברנל את פטריק בלקט בתפקיד נשיא התאחדות עובדי המדע (Association of Scientific Workers). בתפקידו זה פעל ברנל למנוע את קיצוץ התקציבים הממשלתיים למחקר או להשכלה מדעית. כמו כן פעל להפנות תקציבים נוספים למטרות אלו במקום למחקרים צבאיים, שלהערכתו היוו כ-65 אחוז מסך תקציב המחקר המדעי. הוא האמין שבמצב הכלכלי הקשה של בריטניה בתקופה זו היו תקציבים כאלה יכולים לשנות את המצב מאסון לשגשוג.
פעילות למען תמיכה ממשלתית במדע.
מ-1956 פעל ברנל ליישום דעותיו (שכונו בדיעבד "ברנליזם"), כפי שהביען בספר "התפקיד החברתי של המדע", על פיהן ממשלת בריטניה צריכה לכוון את המחקר המדעי ולתמוך בו. הוא שלח מזכר שבו פירט את רעיונותיו לכ-200 אישים שונים באקדמיה ובפוליטיקה הבריטית. אחד הפוליטיקאים - הרולד וילסון, ממנהיגי מפלגת הלייבור - השיב לו כי הרעיונות שהובעו במזכר מקובלים עליו וכי יפעל לשילובם במצע המפלגה. לשם כך נערכו מספר פגישות של קבוצת מדענים תומכי מפלגת הלייבור בראשות פטריק בלקט וסולי צוקרמן במסגרת של ארוחות ערב במלון בראון בלונדון, שבהן נכח ברנל לעיתים. במסגרת זו גובשו מספר רעיונות ונוצרה טיוטה למדיניות הלייבור בנושא מדע. הטיוטה שוכתבה על ידי הסופר צ'ארלס פרסי סנואו ב-1959, ומנהיגי הלייבור הרולד וילסון ויו גייטסקל סמכו ידיהם עליה. הלייבור הפסיד בבחירות הכלליות של אותה שנה והעניין של הפוליטיקאים אנשי הלייבור בנושא פחת. היחיד שעדיין הביע עניין היה הרולד וילסון, וכשמונה לראש המפלגה ב-1963 עם מותו של גייטסקל, מינה את ריצ'רד קרוסמן לתפקיד שר החינוך הגבוה והמדע בממשלת הצללים. מפלגת הלייבור עלתה לשלטון ב-1964, אלא שלאכזבתו של ברנל החליטה המועצה למדיניות המדע שהקים קרוסמן בנושא וכללה, בין השאר, כמה מידידיו של ברנל (בלקט, ג'ון קנדרו והלורד רוטשילד) כי התפיסה כאילו ניתן לכוון את קידום הידע המדעי מהמרכז היא מוטעית, וכי יש לקצץ בתקציב המדע בהתחשב במצבה הכלכלי של בריטניה.
פעילות פוליטית.
פרשת ליסנקו.
משנות ה-30 נהג ברנל להלל ולשבח את הפעילות המדעית בברית המועצות, שבה, לדבריו, ידע המשטר לתעל את הפעילות המדעית לטובת הכלל. ספרו החשוב "התפקיד החברתי של המדע" מדגיש עובדה זו פעמים רבות ומדענים רבים בבריטניה שהיו קומוניסטים או שמאלנים חשבו כמוהו. אלא שבסוף שנות ה-40 חל משבר באמונה זו. גרם לו טרופים ליסנקו, בן איכרים שעלה לגדולה לפני המלחמה והגיע לסובייט העליון כאחראי על נושא החקלאות. ליסנקו טען כי ביכולתו להגדיל את היבול בברית המועצות בדרכים רבות שעמדו בסתירה מוחלטת לגנטיקה המנדליאנית, ולכן התנגש עם הממסד המדעי הרוסי. מכיוון שצבר כוח פוליטי וקיבל גיבוי מסטלין הוא גרם למאסרם ולמותם, בהוצאה להורג או ברעב תוך כדי מאסר, של רבים מטובי הביולוגים של ברית המועצות. הבולט בהם היה הביולוג ניקולאי ואווילוב, מטובי הגנטיקאים בעולם, שמת בכלא ב-1943, לאחר שהואשם בבגידה ובריגול לטובת בריטניה. שמועות על מותו החלו להגיע למערב בסוף המלחמה. ברנל הכיר את ואווילוב בכינוס הבינלאומי השני על ההיסטוריה של המדע שנערך בלונדון ב-1931, ואחר כך התארח אצלו כשביקר באותה שנה בברית המועצות. ברנל לא ניסה לברר מה קרה לוואווילוב, אך מדענים אחרים כדוגמת הנרי דייל, נשיא החברה המלכותית מחו בפומבי על היחס אליו.
באוגוסט 1948, לאחר כמה שנים של חוסר ודאות לאחר המלחמה, שב סטלין ואישר את תמיכתו בליסנקו. בגיבויו של סטלין תקף ליסנקו בחריפות בנאום פומבי כמה מהביולוגים הרוסים הבולטים, וקרא לתמוך במדע של הפרולטריון. הסובייט העליון אישר את הצעותיו וכ-3,000 ביולוגים פוטרו ממשרותיהם. תורתו הפסאודו מדעית ורדיפת המדענים שהתנגדו לה זכתה לכינוי ליסנקואיזם. בנקודה זו התעוררו המדענים במערב. גם המדענים שהיו קומוניסטים אדוקים כדוגמת ג'ון הלדיין, שהיססו תחילה, החלו לתקוף בגלוי את טענותיו של ליסנקו ואת מדיניותה של ברית המועצות כלפי מדעניה. לא כך ברנל. הוא הגן על ליסנקו במאמרים בעיתונות הבריטית תוך התחמקות מלדון בשאלות העיקריות של תורתו או היחס למדענים אחרים, אלא שבין חבריו המדענים הוא היה בדעת יחיד. באוגוסט 1949 השתתף ברנל בכנס שלום במוסקבה ובו תקף בחריפות את המדענים במערב שפעלו לדבריו ככלי שרת של תעשיות הנשק וההרס הקפיטליסטים. נאומו צוטט בקצרה בעיתון הטיימס ובתגובה החליט "האיגוד הבריטי לקידום המדע" (British Association for the Advancement of Science), למנוע את מינויו לאיגוד. ברנל פגש בליסנקו לאחר הכנס והתרשם ממנו עמוקות עד כי כך שרשם ביומנו כי ליסנקו הוא "מדען משיעור קומתם של דרווין ורתרפורד... משורר בעל דמיון עשיר המעצב את דעותיו בעצמו בעולם איכותי".
ברנל מצא עצמו בליבה של סערה ציבורית כשחזר לבריטניה. הוא הותקף על דבריו בכנס השלום בנאומים ובמאמרים שנכתבו על ידי עיתונאים ומדענים. אחד הבולטים שבהם היה סר אדוארד אפלטון, זוכה פרס נובל לפיזיקה ב-1947, שכיהן אז כרקטור של אוניברסיטת אדינבורו, שנאומו לאחר ארוחה חגיגית צוטט בטיימס. לאחר שהפריך את טענותיו של ברנל כאילו רוב המדענים בבריטניה עוסקים במחקר עבור תעשיית המלחמה, והזכיר את התמיכה הממשלתית במחקר המדעי החופשי בבריטניה, כולל התמיכה הכספית הנרחבת שקיבל ברנל עצמו, הצביע אפלטון על תופעה שהתמיהה רבים:
דוגמה לאדיקות של ברנל בקומוניזם הרוסי אפשר היה לראות בהספד "סטלין כמדען" (Stalin as a scientist), שכתב עם מותו של סטלין ושהופיע בביטאון "רבעון מודרני" (Modern Quarterly) ב-1953. ברנל חלק שבחים רבים לרודן הרוסי, ובין השאר כינה את סטלין "הדמות הגדולה ביותר של ההיסטוריה הנוכחית ובאותו הזמן מדען דגול". הספד מתפייט זה הביך גם את ידידיו הקרובים ביותר, שהעדיפו להתעלם ממנו כשכתבו על ברנל אחר כך.
שלום בכל מחיר?
בסוף אוגוסט 1948 השתתף ברנל ב"קונגרס העולמי של אינטלקטואלים למען השלום" שנערך בורוצלב שבשלזיה שבפולין. רוב מוחלט מבין הנציגים שהשתתפו בקונגרס, וברנל בהם, תמך בהחלטה החד-צדדית שהתקבלה בקונגרס, שגינתה את ארצות הברית כמי שמכינה מלחמה למטרות השתלטות על העולם. בשובו לבריטניה כתב ברנל בביטאון בעל הגוון השמאלני "ניו סטייטסמן" (New Statesman) כי העולם צריך להתכונן לסכנות מלחמה נוספת משום ש"האימפריאליסטים המושבעים של ארצות הברית של אמריקה אינם יכולים לסבול את השחרור שכבר אירע במזרח אירופה, ובמידה מסוימת גם במערבה". ברנל כתב לא מעט ב"ניו סטייסמן". בתקופה זו פגש את עוזרת העורך של הביטאון, מרגו היינמן (Margot Heinemann), יהודיה שהייתה אז באמצע שנות השלושים לחייה ופעילה קומוניסטית שעזרה בהקמת איגוד עובדי המכרות וכתבה ספר על תעשיית הפחם בבריטניה. בתוך כמה חודשים עבר ברנל להתגורר בדירתה.