伯納德出生於法國的博若萊（Beaujolais ）地區，他的父親是制酒葡萄園主，在葡萄酒市場投資失敗後做了名學校老師。
1847年伯納德的父親去世，家人債務纏身。伯納德和當地的一名牧師學習了拉丁語，此後他前往維爾弗朗施（Villefranche）的一所耶穌神學學院學習，但是那裡沒有開設科學課程。因為沒有畢業文憑，19歲的伯納德給一位藥劑師當學徒。1834年秋天，他完成了一部五幕英雄劇的手稿。文學評論家聖-馬克·吉拉丹（Saint-Marc Girardin）讀了這個劇本後建議伯納德放棄戲劇寫作，轉而學醫。
1839年，伯納德勉強合格，在巴黎幾家醫院工作。他精湛的解剖技術引起了著名的醫生弗朗索瓦·馬讓迪（Francois Magendie）的注意和欣賞。馬讓迪雇他做了他脊神經研究的助手。這份工作使伯納德有機會從事到神經病學和新陳代謝方面的工作，他還發表了這兩個領域的論文。1843年，伯納德獲得了醫學博士學位，他的博士論文寫的是消化中的胃液。儘管伯納德沒有通過醫學院教師資格證的考試，他還是繼續和別人合作研究消化和一種名為箭毒（curare）的毒藥。1844年，31歲的伯納德辭去了研究助手的職務，並開始考慮再度行醫。
1846年，伯納德做出了一個重要的發現。他發現在消化過程中，胰腺分泌物會把脂肪分子分解為脂肪酸和甘油。他還展示了血液里有糖並不一定就是糖尿病的症狀。隨後伯納德發現肝臟會把糖轉化為肝糖（glycogen），也就是動物澱粉。肝糖是一種用來維持血糖水平的物質。1853年，伯納德獲得了理學博士的學位，博士論文寫的就是肝糖。此外，伯納德還發現了神經系統是如何控制血液循環的。他最後一個重要發現是箭毒會在不影響感覺神經的情況下破壞運動神經，進而引發中風和死亡。
1854年，伯納德當選為科學院院士，並被任命為普通生理學主席，這個職位是政府為他專設的。1855年，馬讓迪去世，伯納德成為法蘭西學院醫學教授。1861年，他成為醫學院的一員。他還在建立如何進行生命科學實驗的準則中起到了重要作用。 實驗應該被設計成證實或駁倒研究人員所研究的主導假說。
1865年，伯納德最著名的書《研究實驗醫學研究入門》（Introduction to the Study of Experimental Medicine）出版。在書中他提出醫學只有在實驗生理學的基礎上才可能有發展。他還駁倒了認為“生命力”是生命的來源的說法。他提出由體液（多血質、粘液質、膽汁質[黃膽質]和抑鬱質[黑膽質])構成的“內部環境”的觀點。血液和淋巴無論在生物體內外都會保持穩定。當這種穩定的環境被打亂的時候，生物體會開始重建這種環境。這本書使他當選為法蘭西學院院士。
19世紀70年代，伯納德開始了在新領域的研究。這一研究使得《動植物常見生命現象》（Phenomena of Life Common to Animals and Plants）一書在他死後出版。1878年2月10日，伯納德因腎病在巴黎逝世。他是法國第一個獲得國葬殊榮的科學家。
