Seine besonderen Verdienste lagen in der Ausführung des bayerischen Landesnivellements und in grundlegenden Untersuchungen über die Refraktion in Bodennähe. Die Technische Universität München ehrt Persönlichkeiten, die sich durch besonderes Engagement um die Hochschule verdient gemacht haben, mit der Karl-Max-von-Bauernfeind-Medaille.

Im Jahre 1846 legte Bauernfeind eine neue Theorie der Brückengewölbe vor, die lange Zeit anerkannt war. Fünf Jahre später 1851 erfand er das Dreiseitprisma, das so genannte Bauenfeind-Prisma, zum Abstecken von rechten Winkeln. 1856 erschienen seine „Elemente der Vermessungskunde“, die für Jahrzehnte zum Standardwerk der seinerzeit noch jungen Wissenschaft wurden.

Als 1865 die Bayerische Gradmessungskommission gegründet wurde, leitete Bauernfeind das Bayerische Präzisions-Nivellement, das 1893 abgeschlossen wurde (siehe Mitt. 663) und erst 1957 durch ein neues Landesnivellement abgelöst wurde (Werkmeister 1943; Torge, 2009).