Μετά τον πόλεμο ο Μπάρντεϊν εντάχθηκε (1945) στα Bell Telephone Laboratories στο Murray Hill, NJ, όπου αυτός, ο Brattain και ο Shockley διεξήγαγαν έρευνα σχετικά με τις ιδιότητες των ημιαγωγών των ηλεκτρονικών αγωγών. Στις 23 Δεκεμβρίου 1947, παρουσίασαν το τρανζίστορ, το οποίο εγκαινίασε την ηλεκτρονική επανάσταση. Το τρανζίστορ αντικατέστησε τον μεγαλύτερο και πιο ογκώδη σωλήνα κενού και παρείχε την τεχνολογία για μικρογραφία των ηλεκτρονικών διακοπτών και άλλων εξαρτημάτων που απαιτούνται για την κατασκευή υπολογιστών. Στις αρχές της δεκαετίας του 1950 ο Bardeen συνέχισε την έρευνα που είχε ξεκινήσει τη δεκαετία του 1930 για την υπεραγωγιμότητα, και οι βραβευμένες με Νόμπελ έρευνές του παρείχαν μια θεωρητική εξήγηση για την εξαφάνιση της ηλεκτρικής αντίστασης σε υλικά σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν. Η θεωρία της υπεραγωγιμότητας BCS (από τα αρχικά του Bardeen, Cooper, και Schrieffer) εφαρμόσθηκε για πρώτη φορά το 1957 και έγινε η βάση για όλες τις μεταγενέστερες θεωρητικές εργασίες στην υπεραγωγιμότητα. Ο Bardeen ήταν επίσης ο συγγραφέας μιας θεωρίας που εξηγεί ορισμένες ιδιότητες των ημιαγωγών. Διετέλεσε καθηγητής ηλεκτρολόγων μηχανικών και φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, Urbana-Champaign, από το 1951 έως το 1975.