Viņa kā pētnieka galvenās intereses saistītas ar pāru-pāru, nepāru-nepāru atomu kodolu struktūras pētījumiem. Sākumā veicot pētījumus (eksperimentus) Salaspils kodolreaktorā, vēlāk sadarbībā ar vadošiem zinātniskiem centriem Drēzdenē, Karlsruē un Grenoblē. Dr.phys. grāds aizstāvēts par darbu ”Ierosināto stāvokļu pētīšana 144Nd, 150Sm, 158Gd, 160Dy”, bet 1998.g. Dr. habil. phys. par darbu ciklu ”Dažu pāru-pāru un nepāru kodolu struktūras pētījumi kodolreakcijās”. Kopš Salaspils kodolreaktora slēgšanas kodolu struktūras eksperimentālie pētījumi tika veikti Prāgas, Minhenes un Grenobles laboratorijās.
Pēc Černobiļas avārijas 1986. gadā Jānis Bērziņš aktīvi strādāja kodolspektroskopijas metožu pielietošanā radioekoloģisko problēmu risināšanai, veicot radionuklīdu koncentrācijas noteikšanu pārtikas produktos un dažādos apkārtējā vides paraugos.
Jānis Bērziņš laika posmā 1997.-1999.g. bija LZA Kodolpētniecības centra Kodolreakciju laboratorijas vadītājs, bet 1998.-1999.g. - LZA Kodolpētniecības centra direktors. Kopš 1999.g bija LU CFI Radiācijas fizikas nodaļas vadītājs, bet no 2011.g. Radiācijas fizikas laboratorijas vadītājs. Publicēti vairāk kā 150 zinātniskie darbi.
Paralēli zinātniskajam darbam Jānis Bērziņš no 1996. g. līdz 2010. gadam bija LZP 3. nozares ekspertu komisijas eksperts. Kopš 2000. gada Jānis Bērziņš darbojās kā LZP pārstāvis Euratom Fusion un Fission Konsultatīvajās komitejās un bija Euratom Zinātniski tehniskās komitejas loceklis.
1999. gadā Jāni Bērziņu ievēlēja par LZA korespondētājlocekli un 2004. gadā ievēlēts par LZA īsteno locekli.
