Su carrera musical puede dividirse en varias etapas, según las ciudades en las que ejerció: Arnstadt, Muhlhausen, Weimar, Kothen y Leipzig. En las dos primeras, sus proyectos chocaron con las condiciones locales y la oposición de ciertos estamentos de la ciudad. En Weimar encontró el medio adecuado para el desarrollo de su talento; organista de la corte, centró su labor en la composición; la mayor parte de sus corales, preludios, tocatas y fugas para órgano datan de este período, al que también pertenecen sus primeras cantatas de iglesia importantes.
En 1.717 fue nombrado maestro de capilla de la corte del príncipe Leopold de Anhalt, en Kothen; fue éste otro período fértil, en el que compuso algunas de sus partituras más célebres, especialmente en el campo de la música orquestal e instrumental: así los dos conciertos para violín, los seis Conciertos de Brandemburgo, el primer libro de El clave bien temperado, las seis sonatas y partitas para violín solo, y las seis suites para violoncelo solo.
Durante los últimos 27 años de su vida, fue "kantor" de la iglesia de Santo Tomás de Leipzig, cargo que comportaba también la dirección de los actos musicales de la ciudad. A esta etapa pertenecen sus obras corales más impresionantes, como sus dos Pasiones, la monumental Misa en si menor y el Oratorio de Navidad.
En los últimos años de su existencia su producción se redujo considerablemente, porque sufría de cataratas y quedó casi ciego. Falleció en Leipzig. Pese a que tras la muerte, su música considerada excesivamente intelectual cayó en un relativo olvido, compositores como Mozart o Beethoven siempre reconocieron su valor. Recuperada por la generación romántica especialmente por Mendelsshon, a partir de entonces su obra ocupa un lugar de privilegio en el mundo musical. La razón es sencilla: al magisterio que convierte sus composiciones en un modelo imperecedero de perfección técnica, se une una expresividad que las hace siempre actuales.
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