Stern divenne professore ordinario dell'Università di Gottinga nel 1858 come successore di Carl Friedrich Gauss. Egli fu il primo professore ordinario di una università tedesca di origine ebrea.
Stern si è interessato dei numeri primi che non possono essere espressi come somma di un altro primo e del doppio di un intero quadrato; questi numeri ora sono chiamati primi di Stern.
Egli è noto anche per aver determinata quella che viene ora chiamata serie diatomica di Stern[1].
Si tratta della successione[2]
1, 1, 2, 1, 3, 2, 3, 1, 4, …
che conta il numero dei modi di scrivere un intero naturale come somma di potenze di 2 usando ciascuna potenza non più di una volta.