A este científico le cabe la gloria de haber merecido en dos ocasiones el premio Nobel : en 1956, junto con Wálter Brattain y William Shockley, por sus estudios sobre los transistores; y en 1972, con Leon N. Cooper y John R. Schrieffer, por la elaboración de la Teoría de la Superconductividad.
Nació en Madison, Wisconsin. Estudió en las universidades de Wisconsin y Princeton; obtuvo la licenciatura en Letras en 1928, y en Ciencias al año siguiente. De 1930 a 1933 fue profesor de matemáticas. Trabajó como geofísico en la Gulf Research y en la Development Corporation. De 1935 a 1938 fue catedrático de Física en la Universidad de Harvard. En los años siguientes, sirvió diversos cargos docentes en el Departamento de Marina y en los laboratorios navales. Investigador en la Murray Hill de Nueva Jersey y en los laboratorios de la Bell Telephone, de 1945 a 1951, sirvió las cátedras de Electricidad y Física en la Universidad de Illinois.
Las investigaciones de Bardeen contribuyeron al rápido progreso en el ámbito de la electrónica y condujeron a la invención y perfeccionamiento del transistor , que por sus muchas ventajas reemplazó a las válvulas termoiónicas. La Academia de Ciencias de Suecia, que le otorgó el premio Nobel en 1956, indicó que era merecedor del galardón por sus "investigaciones sobre los semiconductores y el descubrimiento del efecto del transistor ". (Los microamplificadores, conocidos también como transistores, realizan todas las funciones de los tubos al vacío en el campo de la electrotermia y comunicaciones. Tan solo necesitan una fracción de la corriente y espacio de las viejas válvulas. Pueden fabricarse en diversos sólidos semiconductores. Operan siguiendo la corriente a través de "hoyos" en los cristales. Constituyen, además, un dispositivo de gran importancia para la fabricación de aparatos de radio y teléfono).
Bardeen recibió nuevamente el premio Nobel por el estudio de la superconductividad de metales enfriados casi al cero absoluto, estudio trascendente para el desarrollo de la industria eléctrica. Los superconductores fueron descritos por vez primera por el holandés Kamerlingh Onnes. Bardeen, tras exhaustivas investigaciones, logró desentrañar sus complejos y anómalos comportamientos; demostró que las cargas negativas de electrones en un superconductor, en lugar de dispersar su energía e ímpetu a través de colisiones casuales, se ordenan y actúan de manera complementaria, moviéndose coherentemente en la misma dirección y velocidad.
Además, de los dos premios Nobel, el profesor Bardeen recibió el premio Fritz London, e n 1962, el Vincent Bendiz en 1964 y la Medalla Nacional de Ciencias. Falleció en Boston, Massachusetts.