Charles Bell fue un autor prolífico, que combina sus conocimientos anatómicos, con su ojo artístico para producir un número muy detallado y muy bien ilustrado libros. En 1799, Bell publicó su primer trabajo «A System of Disections, explaining the Anatomy of the Human Body, the manner of displaying Parts and their Varieties in Disease». Su segundo trabajo fue la finalización de la serie de cuatro volúmenes de su hermano «The Anatomy of the Human Body» en 1803. En ese mismo año, Bell publicó sus tres series de grabados titulados «Grabados de las Arterias», «Grabados del Cerebro» y «Grabados de los Nervios». Estos grabados consistían en intrincados y detallados diagramas anatómicos acompañados de etiquetas y una breve descripción de su funcionalidad en el cuerpo humano y se publicaron como una herramienta educativa para estudiantes de medicina aspirantes. Los «Grabados del Cerebro» son de particular importancia para el primer intento publicado de esta marcada Campana de dilucidar completamente la organización del sistema nervioso. En su introducción a la obra, Bell comenta la naturaleza ambigua del cerebro y su funcionamiento interno, un tema que mantendría su interés por el resto de su vida.
En 1806, con la vista puesta en un puesto de profesor en la Real Academia, Bell publicó sus Ensayos sobre La Anatomía de la Expresión en la Pintura (1806), más tarde re-publicados como Ensayos sobre la Anatomía y Filosofía de la Expresión en 1824. En este trabajo, Bell siguió los principios de la teología natural, afirmando la existencia de un sistema humano único de músculos faciales al servicio de una especie humana con una relación única con el Creador, ideales que coincidían con los de William Paley. Después del fracaso de su solicitud (Sir Thomas Lawrence, más tarde Presidente de la Real Academia, describió a Bell como «carente de temperamento, modestia y juicio»), Bell dirigió su atención al sistema nervioso.
Bell publicó estudios detallados del sistema nervioso en 1811, en su libro de circulación privada An Idea of a New Anatomy of the Brain. En este libro, Bell describió su idea de las diferentes vías nerviosas que se conectan con diferentes partes del cerebro y, por lo tanto, conducen a una funcionalidad diferente. Sus experimentos para investigar esto consistieron en cortar la médula espinal de un conejo y tocar diferentes columnas de la cuerda. Encontró que una irritación de las columnas anteriores conducía a una convulsión de los músculos, mientras que una irritación de las columnas posteriores no tenía ningún efecto visible. Estos experimentos llevaron a Bell a declarar que fue el primero en distinguir entre nervios sensoriales y motores. Si bien este ensayo es considerado por muchos como la piedra fundacional de la neurología clínica, no fue bien recibido por los compañeros de Bell. Su experimentación fue criticada y la idea que presentó de que las raíces anteriores y posteriores estaban conectadas con el cerebro y el cerebelo, respectivamente, fue rechazada. Además, el ensayo original de Bell de 1811 en realidad no contenía una descripción clara de las raíces nerviosas motoras y sensoriales, como afirmó Bell más tarde, y parece haber publicado revisiones posteriores fechadas incorrectamente con sutiles alteraciones textuales.
A pesar de esta respuesta tibia, Charles Bell continuó estudiando la anatomía del cerebro humano y se centró en los nervios conectados a él. En 1821, Bell publicó el libro » On the Nerves: Dando cuenta de algunos Experimentos sobre Su Estructura y Funciones, Que Conducen a una Nueva Disposición del Sistema» en Philosophical Transactions of the Royal Society. Este artículo contenía el descubrimiento más famoso de Bell, que el nervio facial o séptimo nervio craneal es un nervio de acción muscular. Este fue un descubrimiento bastante importante porque los cirujanos a menudo cortaban este nervio como un intento de cura para la neuralgia facial, pero esto a menudo causaba al paciente una parálisis unilateral de los músculos faciales, ahora conocida como parálisis de Bell. Debido a esta publicación, Charles Bell es considerado como uno de los primeros médicos en combinar el estudio científico de la neuroanatomía con la práctica clínica.
Los estudios de Bell sobre la expresión emocional desempeñaron un papel catalizador en el desarrollo de las consideraciones de Darwin sobre los orígenes de la vida emocional humana; y, aunque rechazó los argumentos teológicos de Bell, Darwin estuvo de acuerdo con el énfasis de Bell en el papel expresivo de los músculos de la respiración. Darwin detalló estas opiniones en su The Expression of the Emotions in Man and Animals (1872), escrito con la activa colaboración del psiquiatra James Crichton-Browne. Bell fue uno de los primeros médicos en combinar el estudio científico de la neuroanatomía con la práctica clínica. En 1821, describió en la trayectoria del nervio facial y una enfermedad, la parálisis de Bell que condujo a la parálisis unilateral de los músculos faciales, en uno de los clásicos de la neurología, un artículo entregado a la Royal Society titulado On the Nerves: Dando cuenta de algunos Experimentos sobre Su Estructura y Funciones, Que Conducen a una Nueva Disposición del Sistema.
Bell también combinó sus muchos talentos artísticos, científicos, literarios y docentes en una serie de preparaciones de cera e ilustraciones anatómicas y quirúrgicas detalladas, pinturas y grabados en sus varios libros sobre estos temas, como en su libro Ilustraciones de las Grandes Operaciones de Cirugía: Trepan, Hernia, Amputación, Aneurisma y Litotomía (1821). También escribió el primer tratado sobre nociones de anatomía y fisiología de la expresión facial para pintores e ilustradores, titulado Ensayos sobre la Anatomía de la Expresión en la Pintura (1806).
En 1829, Francis Egerton, el octavo conde de Bridgewater, murió y en su testamento, dejó una gran suma de dinero al Presidente de la Royal Society de Londres. El testamento estipulaba que el dinero se usaría para escribir, imprimir y publicar mil copias de una obra sobre el Poder, la Sabiduría y la Bondad de Dios. El Presidente de la Royal Society, Davies Gilbert, nombró a ocho caballeros para escribir tratados separados sobre el tema. En 1833, publicó el cuarto Tratado de Bridgewater, The Hand: Its Mechanism and Vital Endowments as Evincing Design. Charles Bell publicó cuatro ediciones de La mano. En los primeros capítulos, Bell organiza su tratado como un libro de texto de anatomía comparada. El libro está lleno de imágenes en las que Bell compara «manos» de diferentes organismos que van desde manos humanas, patas de chimpancé y antenas de peces. Después de los primeros capítulos, Bell orienta su tratado en torno al significado de la mano y su importancia en su uso en anatomía. Enfatiza que la mano es tan importante como el ojo en el campo de la cirugía y que debe estar entrenada.
