Родился в Веверсунде (Швеция). Шведский химик, член Королевской шведской Академии наук, в 1810–1818 гг. – её президент, иностранный почетный член Петербургской Академии наук. Окончил Упсальский университет. В 1802–1832 гг. работал в Медико-хирургическом институте в Стокгольме. С 1818 г. – непременный секретарь Королевской шведской Академии наук. С 1832 г. в основном занимался теоретической химией, написанием учебников и обзоров успехов химии и физики.
Научные исследования Берцелиуса охватывают все главные проблемы общей химии второй половины XIX в. В начале научной деятельности Берцелиус выдвинул представления, на основе которых впоследствии была создана электрохимическая теория. Он экспериментально доказал достоверность законов постоянства состава и кратных отношений применительно к неорганическим оксидам и органическим соединениям. Определил атомные массы 45 из 55 известных химических элементов и установил состав около 2000 химических соединений. Открыл четыре химических элемента: церий, торий, селен, кремний; выделил в свободном состоянии цирконий, титан, тантал и кремний. Берцелиус развил теорию химического сродства, распространил стехиометрические законы на органические соединения, создал теорию сложных радикалов, развил представления об изомерии и полимерии, обобщил все известные результаты каталитических исследований. Он ввел понятия «органическая химия», «катализ», «аллотропия», «изомерия».
Берцелиус создал современный химический язык: символы химических элементов, предложенные им, сохранились до настоящего времени. Опубликовал пятитомный «Учебник химии», который стал настольной книгой для его современников. С 1821 г. Берцелиус издавал «Ежегодные сообщения об успехах химии и физики» – прообраз будущих реферативных журналов.