В сфере научных интересов Б. различные вопросы: история рабочего движения, еврейский вопрос в России, историография истории России, международные связи России.

История музыки. История немецкой литературы. 

Сфера научных интересов Б. - германская и скандинавская история и филология эпохи Средних веков. Свой исследовательский путь Б. начал с изучения культурных связей готского и славянских (особенно русского) народов. В конце ХХ в. начал изучение варяжского вопроса, нашел и опубликовал ряд источников по истории взаимоотношений Древней Руси со скандинавскими странами. В 1920-х гг. попытался объяснить некоторые проблемы происхождения германцев, привлекая яфетическую теорию Н.Я.Марра.

Занимался сравнительным богословием, объяснял основное различие между западным и восточным христианскими богословиями. Основной темой западного богословия Бриллиантов видел оценку внутренних переживаний человека. Для восточного богословия главной темой он называл вопросы онтологии. Кроме этого, А. И. Бриллиантов занимался исследованиями по церковной истории, истории догматов и сект. Отдельно также нужно отметить значительную работу по подготовке к печати трудов проф. СПбДА В. В. Болотова, проделанную А. И. Бриллиантовым.

История германского языка, немецкая филология. История Киевской Руси.

Музейный работник, специалист по истории революционного движения.

Один из крупнейших советских специалистов в области истории экономической политики России 2-й половины XIX - 1-й четверти XX в. В центре исследований Б. также находились вопросы финансов и финансового права. Являлся одним из теоретиков планового экономического развития. Финансовые работы Б. были посвящены вопросам теории государственных финансов, финансам промышленных предприятий, амортизации. Большое внимание уделял вопросам истории финансов.

Историк искусств, археолог, специалист по античной археологии. Занималась инвентаризацией ольвийской керамики и регистрацией фотографий ольвийских древностей.

Автор многочисленных работ по общему и сравнительному языкознанию, истории музыки, индийской и иранской филологии. Признается одним из главных представителей казанской лингвистической школы. Б. являлся идеологом создания в 1899 г. эксперимантально-фонетического кабинета при университете и был его первым руководителем. Наряду с В.А. Богородицким заложил основы экспериментально-фонетических исследований. Б. является автором таких популярных учебников, как «Введение в сравнительное изучение индоевропейских языков» и «Введение в языкознание». Одним из первых ученых России стал изучать Индию. Занимался изучением истории музыки. С 1887 по 1889 г. изучал музыку в Германии у К. Э. Наумана и Г. Г. Беллермана, а затем занимался в Петербургской консерватории по классу гармонии у известного музыкального теоретика и композитора Ю. И. Иогансена. Был редактором музыкального отдела словаря Брокгауза и Ефрона. В 1907 встал во главе Общества писателей о музыке. Является автором многочисленных очерков об отечественных композиторах. Был близок с М. А. Балакиревым

Палеография. Диалектология. История литературы.