Był profesorem matematyki w Petersburgu od 1725 roku oraz profesorem anatomii i botaniki uniwersytetu w Bazylei od 1733. Katedrę fizyki tamże objął dopiero w 1750 roku. Twórca podwalin mechaniki statystycznej (kinetyczno-molekularna teoria gazów). Obszarem jego zainteresowań były także medycyna i fizjologia. Jako matematyk zajmował się rachunkiem prawdopodobieństwa, równaniami różniczkowymi i metodami przybliżonymi rozwiązywania równań. Zdefiniował liczbę e. Jako fizyk rozwiązał problem struny drgającej i podał równanie ruchu stacjonarnego cieczy idealnej zwane równaniem Bernoulliego. Rozważał również problem paradoksu petersburskiego (postawiony po raz pierwszy przez jego kuzyna Mikołaja (I)) i znalazł jego rozwiązanie, czym stworzył podwaliny pod współczesną teorię oczekiwanej użyteczności. Odkrył także, że poruszający się płyn (ciecz, gaz lub plazma) wywiera tym niższe ciśnienie, im szybciej się porusza.