Charles Bell war ein produktiver Autor, der sein anatomisches Wissen mit seinem künstlerischen Auge kombinierte, um eine Reihe von sehr detaillierten und wunderschön illustrierten Büchern zu produzieren. 1799 veröffentlichte Bell sein erstes Werk „Ein System von Dissektionen, das die Anatomie des menschlichen Körpers, die Art der Darstellung von Teilen und ihre Varietäten bei Krankheiten erklärt“. Sein zweites Werk war die Fertigstellung des vierbändigen Satzes „Die Anatomie des menschlichen Körpers“ seines Bruders im Jahr 1803. Im selben Jahr veröffentlichte Bell seine drei Serien von Gravuren mit dem Titel „Gravuren der Arterien“, „Gravuren des Gehirns“ und „Gravuren der Nerven“. Diese Gravuren bestanden aus komplizierten und detaillierten anatomischen Diagrammen mit Etiketten und einer kurzen Beschreibung ihrer Funktionalität im menschlichen Körper und wurden als Lehrmittel für angehende Medizinstudenten veröffentlicht. Die „Gravuren des Gehirns“ sind von besonderer Bedeutung für Bells ersten veröffentlichten Versuch, die Organisation des Nervensystems vollständig aufzuklären. In seiner Einführung in die Arbeit kommentiert Bell die Mehrdeutigkeit des Gehirns und seines Innenlebens, ein Thema, das sein Interesse für den Rest seines Lebens halten würde.Im Jahr 1806 veröffentlichte Bell mit Blick auf einen Lehrauftrag an der Royal Academy seine Essays on The Anatomy of Expression in Painting (1806), die später 1824 als Essays on The Anatomy and Philosophy of Expression erneut veröffentlicht wurden. In dieser Arbeit folgte Bell den Prinzipien der natürlichen Theologie und behauptete die Existenz eines einzigartig menschlichen Systems von Gesichtsmuskeln im Dienst einer menschlichen Spezies mit einer einzigartigen Beziehung zum Schöpfer, Ideale, die denen von William Paley entsprachen. Nach dem Scheitern seiner Bewerbung (Sir Thomas Lawrence, später Präsident der Royal Academy, beschrieb Bell als „Mangel an Temperament, Bescheidenheit und Urteilsvermögen“) wandte Bell seine Aufmerksamkeit dem Nervensystem zu.Bell veröffentlichte 1811 detaillierte Studien des Nervensystems in seinem privat verbreiteten Buch Eine Idee einer neuen Anatomie des Gehirns. In diesem Buch beschrieb Bell seine Vorstellung von den verschiedenen Nervenbahnen, die mit verschiedenen Teilen des Gehirns verbunden sind und so zu unterschiedlichen Funktionen führen. Seine Versuche, dies zu untersuchen, bestanden darin, das Rückenmark eines Kaninchens aufzuschneiden und verschiedene Säulen der Schnur zu berühren. Er fand heraus, dass eine Reizung der vorderen Säulen zu einem Muskelkrampf führte, während eine Reizung der hinteren Säulen keine sichtbare Wirkung hatte. Diese Experimente führten Bell zu erklären, dass er der erste war, zwischen sensorischen und motorischen Nerven zu unterscheiden. Während dieser Aufsatz von vielen als Grundstein der klinischen Neurologie angesehen wird, wurde er von Bells Kollegen nicht gut aufgenommen. Seine Experimente wurden kritisiert und die Idee, dass die vorderen und hinteren Wurzeln mit dem Großhirn bzw. dem Kleinhirn verbunden sind, wurde abgelehnt. Darüber hinaus enthielt Bells ursprünglicher Aufsatz von 1811 keine klare Beschreibung der motorischen und sensorischen Nervenwurzeln, wie Bell später behauptete, und er scheint nachfolgende falsch datierte Revisionen mit subtilen Textänderungen herausgegeben zu haben.
Trotz dieser lauwarmen Reaktion untersuchte Charles Bell weiterhin die Anatomie des menschlichen Gehirns und konzentrierte sich auf die damit verbundenen Nerven. Im Jahr 1821 veröffentlichte Bell die „Auf den Nerven: Darstellung einiger Experimente zu Struktur und Funktionen, die zu einer neuen Anordnung des Systems führen“ in Philosophical Transactions of the Royal Society. Dieses Papier hielt Bells berühmteste Entdeckung, dass der Gesichtsnerv oder siebte Hirnnerv ein Nerv der Muskelwirkung ist. Dies war eine ziemlich wichtige Entdeckung, weil Chirurgen oft diesen Nerv als eine versuchte Heilung für Gesichtsneuralgie schneiden würden, aber dies würde oft den Patienten mit einer einseitigen Lähmung der Gesichtsmuskeln, jetzt bekannt als Bell-Lähmung, machen. Aufgrund dieser Veröffentlichung gilt Charles Bell als einer der ersten Ärzte, der die wissenschaftliche Erforschung der Neuroanatomie mit der klinischen Praxis verband.Bells Studien zum emotionalen Ausdruck spielten eine katalytische Rolle bei der Entwicklung von Darwins Überlegungen über die Ursprünge des menschlichen emotionalen Lebens; und während er Bells theologische Argumente ablehnte, stimmte Darwin Bells Betonung der expressiven Rolle der Atmungsmuskeln sehr zu. Darwin beschrieb diese Meinungen in seinem Der Ausdruck der Emotionen bei Mensch und Tier (1872), geschrieben in aktiver Zusammenarbeit mit dem Psychiater James Crichton-Browne. Bell war einer der ersten Ärzte, der das wissenschaftliche Studium der Neuroanatomie mit der klinischen Praxis verband. Im Jahr 1821 beschrieb er in der Flugbahn des Gesichtsnervs und einer Krankheit, Bell-Lähmung, die zur einseitigen Lähmung der Gesichtsmuskeln führte, in einem der Klassiker der Neurologie, ein Papier an die Royal Society mit dem Titel auf den Nerven geliefert: Darstellung einiger Experimente zu Struktur und Funktionen, die zu einer neuen Anordnung des Systems führen.Bell kombinierte auch seine vielen künstlerischen, wissenschaftlichen, literarischen und lehrenden Talente in einer Reihe von Wachspräparaten und detaillierten anatomischen und chirurgischen Illustrationen, Gemälden und Stichen in seinen mehreren Büchern zu diesen Themen, wie in seinem Buch Illustrationen der großen Operationen der Chirurgie: Trepan, Hernie, Amputation, Aneurismus und Lithotomie (1821). Er schrieb auch die erste Abhandlung über Begriffe der Anatomie und Physiologie des Gesichtsausdrucks für Maler und Illustratoren mit dem Titel Essays über die Anatomie des Ausdrucks in der Malerei (1806).Im Jahr 1829 starb Francis Egerton, der achte Earl of Bridgewater, und in seinem Testament hinterließ er dem Präsidenten der Royal Society of London eine große Geldsumme. Das Testament sah vor, dass das Geld verwendet werden sollte, um eintausend Exemplare eines Werkes über die Macht, Weisheit und Güte Gottes zu schreiben, zu drucken und zu veröffentlichen. Der Präsident der Royal Society, Davies Gilbert, ernannte acht Herren, um separate Abhandlungen zu diesem Thema zu schreiben. 1833 veröffentlichte er die vierte Bridgewater-Abhandlung The Hand: Its Mechanism and Vital Endowments as Evincing Design. Charles Bell veröffentlichte vier Ausgaben der Hand. In den ersten Kapiteln organisiert Bell seine Abhandlung als frühes Lehrbuch der vergleichenden Anatomie. Das Buch ist voll von Bildern, in denen Bell „Hände“ verschiedener Organismen vergleicht, von menschlichen Händen über Schimpansenpfoten bis hin zu Fischfühlern. Nach den ersten Kapiteln orientiert Bell seine Abhandlung an der Bedeutung der Hand und ihrer Bedeutung für ihre Verwendung in der Anatomie. Er betont, dass die Hand im Bereich der Chirurgie genauso wichtig ist wie das Auge und dass sie trainiert werden muss.
