Ses recherches se concentrent sur l’histoire, la théorie et la pratique de l’architecture de paysage ainsi que sur la cognition environnementale. Ses travaux s'appuient sur des sources historiques (textes, dessins et vestiges d'environnements bâtis) pour examiner les processus qui façonnent nos milieux de vie et les expériences quotidiennes des populations qui les utilisent.

Il étudie actuellement comment les interactions des Montréalais avec la nature influencent leurs préférences et leurs choix résidentiels. À partir de cette étude, il établira un cadre pour la construction et la gestion de la nature urbaine qui peut mieux satisfaire les besoins des gens et limiter leur déplacement vers les banlieues et la campagne.

Bernard St-Denis s’intéresse à l’esthétique des paysages et des jardins, et aux requalifications paysagères des axes routiers. Il est également spécialiste de l’histoire des jardins.