Bardeen sai 1966. aastal Washingtoni Ülikooli abiprofessoriks, hiljem samas astronoomia kaasprofessor. 1974. aastal sai ta Yale'i Ülikooli kaasprofessoriks, seejärel füüsikaprofessoriks. 1976. aastal asus ta professorina tööle Washingtoni Ülikooli.[1]
Koos Stephen Hawkingi ja Brandon Carteriga sõnastas Bardeen 1973. aastal mustade aukude mehaanika neli reeglit. Need reeglid kujutavad endast füüsikalisi tingimusi, millele mustad augud eeldatavasti vastama peavad ja mis on analoogsed termodünaamika seadustele.