Л. Я. Штернберг — автор ряда работ по этнографии приамурских народов (в том числе на иностранных языках), оригинальных статей по общей этнографии, первобытной религии и праву. Им были проведены общие исследования первобытных народов Амурского края, изучены быт, религия, язык и фольклор гиляков, открыта классификаторская система родства, сближающая приамурские народы, с одной стороны, с индейцами Северной Америки, а с другой — с дравидийскими народами Индии. Л. Я. Штернберг внес значительный вклад в изучение первобытной религии (представления о сверхъестественных «хозяевах», «избранничестве», схема этапов эволюции верований и др.). Он также доказывал единство человечества с позиций эволюционизма. Широкую известность получили его вышедшие посмертно труды «Гиляки, орочи, гольды, негидальцы, айны» (1933) и «Первобытная религия в свете этнографии» (1936).