Родился в Париже. Французский химик и государственный деятель, член Парижский Академии наук, иностранный член-корреспондент Петербургской Академии наук. В 1849 г. окончил Парижский университет. В 1849–1096 гг. работал в Париже под руководством Т.Ж. Пелуза, в Коллеж де Франс у А.Ж. Балара, профессор Высшей фармацевтической школы в Париже, профессор Коллеж де Франс. С 1889 г. – непременный профессор Парижской Академии наук. Одновременно занимал государственные посты: генеральный инспектор высшего образования, министр народного образования и изящных искусств, министр иностранных дел Франции.
Бертло известен работами в различных областях знаний: физике, химии, философии, археологии, истории науки и физиологии. По различным областям знаний им было написано около 2500 работ.
Основная область исследований – органическая и аналитическая химия, термохимия и биохимия. Бертло – один из основоположников органического синтеза, провел классические синтезы углеводов, впервые получил нафталин, бензол и фенол. Получил метан из сероуглерода и сероводорода, синтезировал аналоги стеарина, пальмитина, олеина и других жиров. Гидратацией этилена синтезировал этиловый спирт. На основе этих исследований впоследствии была создана промышленность пищевых продуктов. В области термохимии совместно с В.Ф. Лугининым провел калориметрические исследования. Ввел понятия об эндо- и экзотермических реакциях. Занимался исследованием взрывчатых веществ, изучал закономерности их сгорания, скорость распространения взрывной волны и др., организовал производство взрывчатых веществ во Франции.
В области агрономической и биологической химии Бертло установил, что различные по составу почвы усваивают азот воздуха неодинаково, в зависимости от жизнедеятельности микроорганизмов. Бертло выяснил роль углерода, водорода, серы, фосфора, алюминия, азота и его соединений в развитии растений.
Детально исследовал историю алхимии и химии.