פלציה. גם אז נשאר נאמן למסורת בית אביו, ובשבתות היה הולך ברגל לאוניברסיטה, מהלך שעה וחצי. בינתיים מצא לו שעות פנאי גם לקרוא את הספרות הציונית האקטואלית, אבל להשתתף בפועל בחיים הציוניים בנוער ובין הסטודנטים, לא הספיק זמנו.
אחרי גמירת לימודיו נתמנה לאסיסטנט של הפרופ' שלאנק שתחת פקוחו גם עשה עבודת הדוקטור, ובגיל 26 כבר היה "פריוואט-דוצנט" (מרצה) באוניברסיטת ברלין, הצעיר שבכל המרצים. שמו התחיל הולך לפניו בחוגי חכמי הכימיה באירופה, וזמן מועט לפני עלות היטלר לשלטון, כשנצחון הנאציות בגרמניה כבר נראה באופק, הוצע לו קתדרה באוניברסיטה הטכנית בשרווטנבורג. אחרי ההפיכה הנאצית הוזמן לעבוד באוניברסיטת אוכספורד אצל פרופ' רובינסון , הזמנה נכבדה שעוד לא נמצא מלומד שידחנה - ואילו הוא דחה את ההזמנה בתקיפות אדיבה והשיב: "גמרתי את חשבונותי עם אירופה, הנני מתכונן לעלות לארץ ישראל, כי שם מקומי" (על כל פנים עם גרמניה גמר את חשבונו כי מאז עלות היטלי לשלטון לא פתח את פיו לדבר בגרמנית).
באותו הזמן הונח היסוד ל"מכון זיו" ברחובות, והפרופ' חיים ויצמן אמר להעמיד בראשו את המלומד הצעיר הזה. המליץ עליו פרופ' קרל נויברג , אז ראש המכון לביאוכימיה ע"ש הקיסר וילהלם , וד"ר וייצמן שאל גם עצתו של פרופ' אלברט איינשטיין שאז שהה בלונדון. איינשטיין אמנם המליץ על ד"ר ברגמן , אבל הדגיש שלפי דעתו הוא אינו יהודי. אחרי שהועמד על טעותו, הוזמן ד"ר ברגמן לשיחה ללונדון, (אפריל 1933), והוטל עליו התפקיד לתכנן המכון הכימי החדש שמשפחות זיו ומרכס החליטו אז להקים בארץ לכבודו של ד"ר ויצמן. ד"ר ברגמן עבד במעבדתו של ד"ר וייצמן בלונדון מיולי ועד דצמבר 1933; בזמן זה עבד תכניות המכון, הזמין הציוד הדרוש; וגם התחיל מסדר עבודות משותפות עם ד"ר וייצמן. בראשון לינואר 1934 הגיע לארץ, לבנין הבלתי גמור של "מכון זיו" ברחובות. הוא וחבריו הפשילו שרוולים גם לעבודות שחורות, לעזור לבעלי המקצוע ולזרזם לגמירת הבנין והתקנת הציוד במעבדות ואחרי שלשה חדשים הושלמה כל המלאכה של הבנין והחלה העבודה המדעית בין כתליו. מספר לא קטן של עבודות נעשו במכון זיו בתקופה זו שבה הונח היסוד המדעי ל"מכון ויצמן". אחת העבודות שבהן התחיל אז נבעה מנסיון לנצל האבן הביטומינוסית של "נבי מוסה" לייצור דלק נוזלי. במסגרת עבודה זו עשה מספר תצפיות שהוכיחו שבטמפרטורות גבוהות אפשר ליצור מפחמימני הנפט החמרים הארומטיים, בנזין, טולואין וכו' שהם כה חשובים לתעשיה הכימית.
מחוץ לעבודתו המדעית במכון, השתתף כמובן גם בעבודת ה"הגנה". הוא היה חבר ב"ועדה הטכנית" שבראשה עמד אליהו גולומב , ופיתח בשנות השלושים חומר נפץ הראשון שיוצר בארץ, הפנטא-אריתריטול טטראניטראט (''טען"). בפרוץ מלחמת העולם השניה הציע למשרד המלחמה הצרפתי התהליך ליצור הטן שאז בצרפת עוד לא היה ידוע בתעשיה - והידיעות על יצירת חמרים ארומטיים מנפט.
הוזמן על ידי הממשלה הצרפתית ולקח אתו דוגמא של חומר הנפץ שנמסר למומחים הצרפתים, וכן הקים מתקן נסיוני ליצור חומרים ארומטיים בבית חרושת סמוך לפריז. אומנם התברר לו מהר שאין תקוה לבצע תכנית זו בצרפת, כי החוקרים הצעירים הצרפתיים שאתם עמד במגע היו מיואשים ולא האמינו באפשרות לעמוד בפני התקפת הגרמנים. בינואר 1940 מסר לד"ר וייצמן בלונדון דו"ח על עבודתו בצרפת, וד"ר וייצמן החליט לשלוח אותו בחזרה לרחובות לתקופת המלחמה כדי לקבוע מדיניות המכון בתקופת המלחמה שבה בודאי ינתק הקשר הישיר בין לונדון לבין הארץ. ההזמנה היתה לבקור של שבועיים ; ובקור זה ערך 6 שנים. אמנם כבר אחרי זמן קצר למדי הוזמן שוב ללונדון. ד"ר וייצמן בינתיים הציע שירותו לממשלת אנגליה, קבל מעבדה בלונדון והטיל על ד"ר ברגמן ומספר חוקרים אחרים לבצע שם מספר עבודות שהיו יכולות לתרום למאמץ המלחמתי. בתקופה זו עובד התהליך ליצור חמרים ארומטיים לכל פרטיו, וגם הוקם מתקן נסיוני במנצ'סטר שבו הוכחה משקיות התהליך (מתקן זה הורחב אחרי גמר המלחמה לבית חרושת גדול). כמו כן עבד ד"ר ברגמן וחבריו תהליכים שונים הקשורים לפרשת הקאוטשוק הסינטטי והמשיכו בעבודותיו של ד"ר ויצמן על תסיסה כבסיס לתעשיה כימית. כשד"ר וייצמן נשלח לאמריקה כדי להביע דעתו על בעיות היצור של קאוטשוק סינטטי בזמן "משבר הקאוטשוק"' נסע גם ד"ר ברגמן לארצות הברית ושם עבד במעבדת המחקר של חברה גדולה Commercial Solvents( .)Corporation על התהליכים שעובדו בראשונה בלונדון, ביחוד על יצור האיסופרין.
רק אחרי הנצחון, הורשה ד"ר ברגמן לחזור לארץב-1946, ושוב נסע לארצות הברית ולאנגליה כמלוה לד"ר ויצמן ב-1947, בתקופה זו הושלמו התכניות