Considerado el mayor fisiólogo de todos los tiempos y una de las columnas fundamentales de la ciencia del siglo XIX, al doctor Bernard se debe la formulación de la teoría fisiológica, todavía en vigor, según la cual la vida del organismo depende sobre todo de la constante del "medio interno" formado por sangre y linfa.
Iniciador del método experimental en medicina, gracias a sus investigaciones en cuerpos vivos comenzó el estudio de las glándulas de secreción interna y descubrió el sistema vasomotor y las funciones de las glándulas salivales. Además de la glucogénesis hepática, investigó el sistema nervioso simpático y la acción de los venenos. Sus libros de texto son modelos literarios, ya que escribió sabia y hasta poéticamente sobre sus descubrimientos.
Nació en Saint-Julien, en familia de agricultores. Estudió en colegios de Villefranche y Thoyssey; a la edad de 19 años trabajó en un farmacia de Lyon. Con el deseo de convertirse en escritor y habiendo compuesto un drama, viajó a París. El crítico Girardin, a cuya consideración sometió el manuscrito, lo desalentó y le aconsejó que estudiara ciencias. Muy a su pesar, ingresó entonces a la Facultad de Medicina, donde se graduó en 1843.
Interno del College de France, trabajó como auxiliar del notable fisiólogo Francois Magendie, y al poco tiempo pudo demostrar la función glucogénica del hígado, y llevar a cabo una serie de experiencias que han llegado a ser clásicas. Obtuvo el doctorado en Ciencias en 1853, con la tesis Investigaciones acerca de una nueva función del hígado, considerado como órgano productor de la materia azucarada . Profesor de fisiología general en la Sorbona, a la muerte de Magendie en 1854, pasó a desempeñar su puesto en el College de France como catedrático de medicina experimental.
Fue admitido en la Academia en 1868 por su libro Introducción al estudio de la medicina experimental , obra clásica de metodología científica en el ámbito de la biología. Catedrático de fisiología general del Museo de Historia Natural de la Sorbona, fue galardonado con el premio de fisiología de la Academia de Ciencias Francesas tres veces, en 1849, 1851 y 1853, por sus estudios sobre la función del páncreas y del hígado, y su descubrimiento del sistema vasomotor . En 1869, fue nombrado miembro del Senado imperial de Napoleón III.
El frío y la humedad del laboratorio en que trabajaba le produjo una seria dolencia renal. Víctima de uremia, falleció en París.
Suya es la sabia frase : "Lo que sabemos puede interferir con nuestra comprensión de lo que no sabemos".