Un'altra malattia infettiva nella quale si imbatté Sternberg fu la febbre gialla, una malattia emorragica con altissima mortalità endemica alla fine del XIX secolo in America centrale; lo stesso Sternberg contrasse la malattia a Fort Barrancas, in Florida. Sternberg osservò che la probabilità di guarigione aumentava qualora il malato fosse portato nelle aree indenni dalla malattia. Scrisse anche due articoli sull'argomento pubblicati nel "New Orleans Medical and Surgical Journal": "An Inquiry into the Modus Operandi of the Yellow Fever Poison" nel luglio 1875, e "A Study of the Natural History of Yellow Fever" nel marzo 1877. Il 1º dicembre 1875 Sternberg fu promosso maggiore e nell'aprile 1880 fu invitato a Washington per partecipare a una Commissione per la febbre gialla all'Avana per cercare di comprendere l'etiologia della malattia. L'attività di Sternberg a Cuba comportava l'esame microscopico del sangue e dei tessuti prelevati agli ammalati, Sternberg fu fra l'altro uno dei primi microbiologi a utilizzare la microfotografia. Trascorse tre mesi all'Avana ed ebbe contatti con Carlos Finlay, il medico cubano il quale ha ipotizzato per primo che la febbre gialla fosse trasmessa dalle zanzare.