Bereits ab 1832 arbeitete er an der Herausgabe der Geognostischen Karte von Sachsen mit. Zunächst unter der Leitung von Carl Amandus Kühn, übernahm Cotta ab 1835 gemeinsam mit Carl Friedrich Naumann die Leitung der Arbeiten.
Im Jahr 1842 übernahm er nach dem Weggang Naumanns nach Leipzig dessen Lehrstuhl für Geognosie in Freiberg und vollendete 1845 auch die Geognostische Karte von Sachsen. Angeregt von der durch Louis Agassiz verbreiteten Eiszeittheorie fand auch er in der Nähe der Hohburger Berge östlich von Leipzig Gletscherspuren, die ihn stark beeindruckten: „Sollten die nordischen Gletscher wirklich von den skandinavischen Bergen bis an die Wurzener Hügel gereicht haben? Mich friert bei dem Gedanken.“[2] Cotta erweiterte seine Vorlesung noch um die Gebiete der Versteinerungslehre und Erzlagerstättenlehre. 1846 gründete Cotta den Tambacher Steinkohlen-Actien-Verein, dessen Vorsitz er übernahm. Im Jahr 1848 war er eines der Gründungsmitglieder der Deutschen Geologischen Gesellschaft. Außerdem kandidierte er für die Frankfurter Nationalversammlung und war aktiv im Vorstand des Vaterlandsvereins und des Turnvereins in Freiberg.[3]
Als Teilnehmer an der Märzrevolution wurde Cotta 1849 begnadigt. Während sein Vater Heinrich Cotta es stets abgelehnt hatte, den ursprünglichen Adelstitel der Familie zu erneuern, wurde er seinen drei Söhnen Bernhard, Wilhelm und August 1858 auf Antrag neu verliehen.
Cotta, der seit 1862 Bergrat war, trat 1874 in den Ruhestand. Sein Nachfolger wurde Alfred Wilhelm Stelzner. Cotta verstarb 1879 in Freiberg und wurde auf dem Donatsfriedhof beigesetzt.
Die Dendrolithen in Beziehung auf ihren inneren Bau. Dresden und Leipzig 1832.
Tharand und seine Umgebungen. Leipzig/Dresden 1834 (Digitalisat).
Geognostische Beschreibung des Königreiches Sachsen und der angränzenden Länderabtheilungen. Dresden / Leipzig 1836–1845 (mit Carl Friedrich Naumann)
Geognostische Wanderungen
Band 1: Geognostische Beschreibung der Gegend von Tharandt. Ein Beitrag zur Kenntniss des Erzgebirges. Dresden/Leipzig 1836 (Digitalisat).
Band 2: Die Lagerungsverhaeltnisse an der Grenze zwischen Granit und Quader-Sandstein bei Meissen, Hohnstein, Zittau und Liebenau. Dresden / Leipzig 1838
Anleitung zum Studium der Geologie und Geognosie. Besonders für deutsche Forstwirthe, Landwirthe und Techniker. Dresden (u. a.) 1839
Geognostische Karte von Thüringen. 1843–1848.
Bernhard von Cotta, Joseph Fournet: Die Erzgänge und ihre Beziehungen zu den Eruptivgesteinen, nachgewiesen im Departement de l'Aveyron von Fournet, Prof. in Lyon, frei übersetzt und mit vergleichenden Bemerkungen über die sächsischen Erzgänge versehen. Dresden / Leipzig 1846.
Leitfaden und Vademecum der Geognosie. Dresden und Leipzig, Arnoldische Buchhandlung 1849.
Gesteinslehre. Band 1–2, Freiberg 1855, 1866 (englisch).
Lehre von den Flözformationen. Freiberg 1856.
Deutschlands Boden, sein geologischer Bau und dessen Einwirkung auf das Leben des Menschen. Band 1–2, Leipzig 1854 und 1858.
Lehre von den Erzlagerstätten. Band 1–2, Freiberg 1854/1859–1861, 1870 (englisch).
Geologische Fragen. Freiberg 1858.
Katechismus der Geologie. Leipzig 1861.
Ungarische und Siebenbürgische Bergorte. Leipzig 1862.
zusammen mit Edmund von Fellenberg: Die Erzlagerstätten Ungarns und Siebenbürgens. Freiberg 1862.
Die Geologie der Gegenwart. Leipzig 1866 (mehrere Auflagen).
Erzlagerstätten im Banat und in Serbien. Wien 1865.
Der Altai, sein geologischer Bau und seine Erzlagerstätten. Leipzig 1871.
Beiträge zur Geschichte der Geologie. Band 1, Leipzig 1877.
Kartenwerke
Bernhard Cotta, Carl Friedrich Naumann: Geognostischen Spezialcharte des Königreiches Sachsen und der angrenzenden Länder-Abtheilungen, [1:120 000, 12 Blatt]. Königliche Bergakademie zu Freiberg (Hrsg.), geographisch bearbeitet in der Kön. Kameral-Vermessungsanstalt, Dresden 1846[6]
Otfried Wagenbreth: Bernhard von Cotta. Leben und Werk eines deutschen Geologen im 19. Jahrhundert. Freiberger Forschungshefte; D36. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1965. S. 314 ff.
Otfried Wagenbreth: B. v. Cotta, sein geologisches und philosophisches Lebenswerk, Berichte Geolog. Ges. DDR, Sonderheft 3, 1965, S. 111–118.
Autorenkollektiv: Die Bedeutung Bernhard von Cottas für die geologischen Wissenschaften. Gedenkkolloquium anlässlich seines 100. Todestages. Vorträge zum Berg- und Hüttenmännischen Tag 1979 in Freiberg. Freiberger Forschungshefte. D/137: Marxismus-Leninismus, Geschichte der Produktivkräfte. Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1980.
↑100 Jahre Weinheimer Senioren-Convent, S. 139. Bochum, 1963
↑Bernhard von Cotta 1844. Zit. nach: Geologische Gesellschaft in der Deutschen Demokratischen Republik (Hrsg.): Berichte der Geologischen Gesellschaft in der Deutschen Demokratischen Republik für das Gesamtgebiet der geologischen Wissenschaften. Band 5. Akademie-Verlag, 1961, S. 179.
↑Andreas W. Daum: Wissenschaftspopularisierung im 19. Jahrhundert. Bürgerliche Kultur, naturwissenschaftliche Bildung und die deutsche Öffentlichkeit, 1848–1914. Oldenbourg, München 2002, S.481.
↑Holger Krahnke: Die Mitglieder der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen 1751–2001 (= Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen, Philologisch-Historische Klasse. Folge 3, Bd. 246 = Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften in Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. Folge 3, Bd. 50). Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2001, ISBN 3-525-82516-1, S. 62.