En carta a su padre, al día siguiente de recibir el título de bachiller, le comunica que durante los años transcurridos en el Colegio Villegas ha aprendido a razonar, a comprobar los conocimientos comprobables, a informarse con varios autores; en una palabra, se ha convertido en un estudiante independiente e inquisitivo, cualidades esenciales para llegar a ser un científico. José Gregorio siente que los estudios de medicina no pueden seguir siendo meramente teóricos. Los hospitales tienen que convertirse en laboratorios de observación y proporcionar elementos para la experimentación.
Al regresar a su tierra andina ya como doctor, visita los primeros enfermos por aquellos campos de Betijoque y tiene éxito en curarlos.
Las enfermedades más comunes son el tifus, la disentería y el asma. Las dos primeras tienen que ver con el uso de aguas contaminadas y el asma queda favorecida por un clima húmedo y catarros mal curados. El joven doctor sabe que la mejor aliada de la enfermedad es la ignorancia y, peor aún, la superstición (la gente cree en el daño, en las gallinas y vacas negras, en los remedios que se hacen diciendo palabras misteriosas) y trata de combatirla proporcionando las medicinas necesarias.
José Gregorio viajó a París para formarse con los mejores científicos de entonces. Allí aprende a esterilizar y a cultivar las bacterias, y se asombra de que haya vida tan activa en seres microscópicos. Piensa que podrá contribuir mucho con la medicina en Venezuela si introduce estos estudios y los aplica a la curación de tantas enfermedades contagiosas.
Sus clases no son en modo alguno repeticiones de textos franceses, entonces en boga. Por el contrario, la estancia en París le ha inoculado el virus de la investigación, que no podrá cultivar como él quisiera, pero que aflora de vez en cuando en trabajos prometedores.
Envía al Primer Congreso Panamericano de Washington, en 1893, un trabajo sobre el número de glóbulos rojos en la sangre humana.
Aparece en 1906 un libro escrito por el doctor Hernández, en el que recoge sus conocimientos y experiencia en el estudio de las bacterias, un resumen de las lecciones que él dicta desde 1891, año de la fundación de la cátedra. Lleva como sencillo título Elementos de Bacteriología y está impreso en la tipografía Herrera Irigoyen y Compañía. El libro está pensado para ayudar a los estudiantes a entender la clasificación, la estructura y la morfología de los microbios. Muestra cómo hacer preparaciones microscópicas, realizar cultivos y experimentar con tejidos animales. Su finalidad es enseñar a combatir las enfermedades infecciosas más comunes, cuyas causas comienzan por fin a ser conocidas.
En resumen, José Gregorio Hernández ha pasado a la historia de múltiples formas: como el introductor de la medicina experimental en Venezuela, como el cristiano seglar más consecuente de su época, como el médico de los pobres y como el intercesor ante Dios por las necesidades de todos. Es la figura más respetada y querida de comienzos del siglo XX en Venezuela.