До начала Великой Отечественной войны Б. В. Курчатов занимался проблемами физики твердого тела и физики атомного ядра. Список научных трудов этого периода говорит о том, что он интересовался и другими химическими вопросами. В его личных документах встречается неоднократная запись: «Занимался разработкой методов химии (или радиохимии) для решения тех или иных физических проблем». Так, в процессе изучения сегнетоэлектриков он выращивал многочисленные, все более увеличивающиеся по размеру (и, конечно, качеству) кристаллы сегнетовой соли. «Но самые хорошие кристаллы сегнетовой соли выращивал А. В. Шубников», — вспоминал Борис Васильевич, весьма скромно оценивая свою работу. В то же время сотрудники ЛФТИ постоянно обращались за помощью именно к нему, как профессионалу-химику. Так, профессор А. П. Александров, возглавлявший лабораторию полимеров, вспоминал: «Если надо было какую-нибудь консультацию по химии, надо было бежать, как мы называли, к Боруху. Это был брат Игоря Васильевича — Борис Васильевич». Как засвидетельствовала супруга Бориса Васильевича Людмила Никифоровна, Игорь Васильевич часто называл брата «премудрый Борух».
Первые научные публикации Б. В. Курчатова по физике диэлектриков и полупроводников (совместно с братом) появились в 1929–1930 годах. Эти работы были посвящены исследованиям диэлектрической поляризации изоморфных смесей сегнетовой соли и в то время относились к одному из труднейших разделов физики твердого тела. Для этих кристаллов молодые ученые обнаружили «далеко идущий параллелизм с ферромагнетиками». А. П. Александров писал, что И. В. Курчатов, Б. В. Курчатов и П. П. Кобеко открыли новый класс веществ, обладающих свойствами, подобными ферромагнетикам; Игорь Васильевич назвал их сегнетоэлектриками. Эти вещества породили большое направление в физике твердого тела.
Одновременно Борис Васильевич исследовал в эти годы полупроводники в поисках новых выпрямителей. Удача сопутствовала ему: удалось создать новый тип выпрямителя — сульфидный выпрямитель. Рассказывая об основных проблемах Физико-технического института в газете «Известия», академик А. Ф. Иоффе в 1940 году отметил успешный результат деятельности молодого ученого: «Б. В. Курчатов использует наши теоретические представления для разработки новых, более совершенных типов выпрямителей. Один из них — выпрямитель из сернистой меди. Заключенный в алюминиевый цилиндрик диаметром в 2 см, он выпрямляет токи до 150 ампер при напряжении 12 вольт. По сравнению с меднозакисными выпрямителями плотность тока здесь превышена в 200 раз… Аналогичные выпрямители появились недавно в США, но они значительно хуже выпрямителей Курчатова». Выдвинутый за эту работу на соискание Сталинской премии автор, к сожалению, не получил ее, но его имя в научном мире было замечено. Тогда же Б. В. Курчатов открыл и изучил основные типы температурных зависимостей электропроводности полупроводников от концентрации в них примесей. Его работы по электропроводности закиси меди в зависимости от стехиометрического состава вошли во все монографии тех лет.
Когда в начале 1930-х годов началось активное развитие научных исследований в ядерной физике, Б. В. Курчатов, не оставляя своих прежних работ, подключился к исследованиям по изучению ядерных реакций под действием нейтронов, ведущихся в физическом отделе брата. Он заинтересовался химией ядерных превращений радиоактивных элементов и начал разрабатывать методы их выделения. В 1933 году Игорь Васильевич привлек его к изучению процесса «обстрела» алюминия и фосфора нейтронами. Для изучения процесса (эффект Ферми, разветвленные реакции) Борис Васильевич использовал радиохимический метод выделения короткоживущих магния и натрия из облученного алюминия. Результаты авторы опубликовали в статьях в сборнике «Доклады Академии наук» (ДАН) в 1934 году. Работы вскоре увенчались открытием. Л. А. Арцимович, будущий академик (тогда профессор, заведующий лабораторией), писал в журнале «Природа» в 1934 году: «Б. В. Курчатову и И. В. Курчатову удалось чисто химическим путем выделить радиоактивный натрий… Метод химического выделения радиоактивных продуктов имеет громадное значение для изучения ядерных реакций, так как он позволяет прямо обнаружить химическую природу получающегося при реакции неустойчивого элемента. Этот метод позволяет обнаружить и выделить радиоактивные осадки при целом ряде ядерных превращений».