Su labor investigadora se ha centrado en el estudio del Magnetismo, y sus aplicaciones tecnológicas en el ámbito industrial. Entre sus temas de investigación se encuentran: el magnetismo de los amorfos y nanocristales, la magnetostricción, el magnetismo de Nanopartículas magnéticas, la magnetoencefalografía y las técnicas experimentales de medida de campos y propiedades magnéticas de los materiales.

Es autor de aproximadamente trescientas publicaciones científicas, de diecisiete patentes y director de veintidós tesis doctorales. Sus publicaciones tienen diez mil referencias a día de hoy. Ha firmado con empresas, españolas y extranjeras, más de sesenta proyectos de investigación en el marco del artículo 83 de la LOU que regula la contratación de profesores con dedicación exclusiva a la universidad.

Ha sido Investigador en el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos en Maryland (Washington) y profesor Invitado en la Universidad Técnica de Viena, en la Universidad de Cambridge donde ocupó la primera Cátedra BBV y en el Instituto Max Planck de Stuttgart.

Es Académico Numerario de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales;^[2]​ doctor honoris causa por la Universidad del País Vasco; Medalla de Oro de la Real Sociedad Española de Física; Premio de Investigación "Miguel Catalán" de la Comunidad de Madrid; Fellow de la American Physical Society; Premio Dupont de la Ciencia 2011 Premio Nacional de Investigación Juan de la Cierva; Premio Transferencia de Tecnología Universidad Complutense de Madrid (2014);doctor honoris causa por la Universidad de Cantabria.

Algunos artículos publicados son:

• Permanent magnetism, magnetic anisotropy, and hysteresis of thiol-capped gold nanoparticles.Crespo, P; Litran, R; Rojas, TC; et ál.. PHYSICAL REVIEW LETTERS Volumen: 93 Número: 8 Número de artículo: 087204 Fecha de publicación: AUG 20 2004
• A soft magnetic wire for sensor applications. Vázquez, M; Hernando, A; JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS Volumen: 29 Número: 4 Páginas: 939-949 Fecha de publicación: APR 14 1996
• Magnetic properties of ZnO nanoparticles. García, M. A.; Merino, J. M.; Fernández Pinel, E.; et ál.. NANO LETTERS Volumen: 7 Número: 6 Páginas: 1489-1494 Fecha de publicación: JUN 2007
• Analysis of the dependence of spin-spin correlations on the thermal-treatment of nanocrystalline materials Hernando, A; Váquez, M; Kulik, T; et ál.. PHYSICAL REVIEW B Volumen: 51 Número: 6 Páginas: 3581-3586 Fecha de publicación: FEB 1 1995 Nº citas: 220
• Exchange interactions through amorphous paramanetic layers in ferromagnetic nanocrystals. Hernando, A; Kulik, T PHYSICAL REVIEW B Volumen: 49 Número: 10 Páginas: 7064-7067 Fecha de publicación: MAR 1 1994

• http://www.ima-ucm.es/es/
• https://www.fbbva.es/galardonados/antonio-hernando-grande/
• https://www.agenciasinc.es/Noticias/Un-premio-nacional-reconoce-la-trayectoria-de-Antonio-Hernando-Grande
• http://www.rac.es/2/2_ficha.php?id=101&idN3=&idN4= (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
• Artículos de Antonio Hernando Grande en Physical Review Letters