Claude Bernard nació el 12 de julio de 1813 en la pequeña villa de Saint-Julien, cerca de Villefranche y a unos 40 kilómetros al noroeste de Lyon. Hizo sus estudios elementales en la escuela jesuita de la iglesia parroquial y luego pasó al Colegio Jesuíta en Villefranche-sur-Saone y el Collège Royal de Thoissey, en el distrito de Ain, 40 kilómetros al norte.
Claude Bernard se interesó en el romanticismo, tanto en su forma de arte como literatura, siendo sus obras preferidas el Hernani de Victor Hugo, las pinturas de Delacroix y una impresión de Dante de Virgilio. Su idolo en esa época también fue el físico Fresnel, cuyos principios de la refracción de la luz estaban siendo incorporados en el diseño de los faros, estudiando además teoría del color y de la luz. Dejó pronto la escuela y en 1832 trabajó como asistente en la tienda de un farmacéutico, y en sus horas libres compuso una comedia llamada La Ross du Rhone y el éxito que tuvo con esta obra lo llevó a componer un drama en cinco actos llamado Arthur de Bretagne.
A la edad de 21 años fue a Paris con una carta de presentación para Saint-Marc Girardin, un crítico de arte, quien lo disuadió de convertirse en dramaturgo y en cambio lo animó a estudiar medicina. Bernard siguió el consejo y poco después estaba de interno en el Hotel de Dieu, lo que lo puso en contacto con François Magendie, convirtiéndose en su préparateur oficial en el College de France en 1841. Seis años después fue nombrado Profesor Asistente y en 1855, a la muerte de Magendie, lo sucedió como Profesor.
Poco tiempo antes había sido escogido para ocupar la Cátedra de Fisiología en la Universidad de la Sorbona y aunque no tenía laboratorio, después de una entrevista con Louis Napoleón en 1864, este le asignó el puesto de Profesor en el Laboratorio del Museo de Historia Natural, en el Jardin des Plantes. Murió en Paris en 1878 y tuvo un funeral público, como el que se otorga a los Jefes de Estado y que Francia no había concedido antes a un científico. Bernard fue enterrado en el famoso Cimetière du Père Lachaise, Paris, France.
Bernard empezó trabajando sobre el problema de la acidez gástrica, llegando a la conclusión de que el responsable de la acidez del jugo gástrico era el ácido láctico, pero pronto corrigió este error y adjudicó ese papel al ácido clorhídrico. Después trabajó haciendo disecciones anatómicas y ayudó a Magendie en sus experimentos sobre el fenómeno de la sensibilidad recurrente de las raíces de los nervios espinales, así como probando el efecto de la actividad de los nervios craneales X y XI sobre las cuerdas vocales. Estos trabajos le ganaron el premio de Fisiología de la Académie des Sciencies.
Un día su amigo y protector Theóphile-Jules Pelouze le mostró unas puntas de flecha empapadas con curarae y que un amigo suyo había llevado de SudAmérica, preguntándole si podría averiguar exactamente como era que eso mataba a sus víctimas. Bernard usó una variedad de animales para descubrir que el curarae es muy selectivo para la placa neuromuscular y como paralizaba los músculos respiratorios, las víctimas morían de asfixia mientras estaban completamente concientes. El artículo sobre este trabajo, en colaboración con su amigo Pelouze, fue publicado pocos años después.
Durante los siguientes 20 años Bernard continuó trabajando sobre el curarae a intervalos, mostrando que su efecto era exclusivamente sobre los nervios motores y si el animal era mantenido con respiración artificial, el efecto de la droga terminaba y el músculo volvía a contraerse normalmente. Esto llevó al uso del curarae como relajante muscular durante el tétanos, la epilepsia severa y la cirugía abdominal.
Su investigación mas famosa es sobre la función glicogénica del hígado, la que hizo en 1855 y durante la cual llegó a la conclusión de que además de la secresión externa de bilis, el órgano producía también una secresión interna, la liberación de azucares a la sangre. Describió la glucogénesis hepática en perros alimentados con proteínas y azúcares, aislando del hígado el glicógeno y obervando la hiperglicemia después de la punción del cuarto ventrículo.
Su tercer problema científico resultó en el descubrimiento del sistema vasomotor. En 1851 y mientras examinaba el efecto de la temperatura sobre varias partes del cuerpo cortando los nervios que la inervaban, notó que el cabo distal del simpático cervical aumentaba la velocidad de la circulación y hacía que el pulso fuera mas notable en las arterias en algunas partes de la cabeza; poco después también notó que la estimulación eléctrica de la porción proximal del nervio dividido tenía el efecto contrario. En esta forma estableció la existencia de nervios vasomotores, dilatadores y constrictores.
"Se dice que Bernard era un científico con mucha suerte. Por ejemplo, tenía la idea de que los impulsos que pasaban por los axones iniciaban cambios bioquímicos que producían calor. Así, en un experimento, midió la temperatura de la oreja de un conejo y luego cortó el nervio que la inervaba, esperando, según su hipótesis, que como no llegaban impulsos a la oreja estaría mas fría que la oreja del otro lado. Para su sorpresa, encontró que estaba mas caliente. Esto es, aunque al principio no sabía la importancia de lo que había hecho, encontró que los vasos sanguíneos tenían una influencia nerviosa que normalmente los mantenía moderadamente contraídos; después del corte, la sangre caliente de los órganos internos fluyó mas rápidamente por los vasos dilatados y la temperatura aumentó. Así, por accidente, encontró que el paso de la sangre a diferentes partes del cuerpo está regulado por el sistema nervioso y esto fue un gran avance en relación a la circulación de la sangre."
Favoreció el estudio de la actividad fisiológica de los venenos, en particular del curarae y el gas monóxido de carbono. Aunque publicaba sus datos en revistas científicas, guardaba sus mejores comentarios para sus exposiciones públicas, que daba con una gran fuerza dramática y las series de estas conferencias llenaron 17 volumenes llamadas 'Cahiers' (Cuadernos). También publicó dos libros muy famosos, Introduction à la médicine expérimentale (1865) y Physiologie genérale (1872).
Claude Bernard modernizó la enseñanza de la medicina introduciendo las ciencias básicas en el curriculum de la Universidad, siendo considerado el fundador de la ciencia moderna de la endocronología. Además, su preocupación por la medicina lo hizo decir: "...considero al hospital sólo como el vestíbulo de la medicina científica, como el primer campo de observación en que debe entrar el médico; pero el verdadero santuario de la medicina científica es el laboratorio. Solamente de esta manera se podrán buscar explicaciones sobre los estados normales y patológicos a través del análisis experimental."
Actualmente es conocido, entre muchas otras cosas, por su formulación del concepto de la 'constancia del medio interno' y que Walter B. Canon bautizó con el nombre con que ahora la conocemos, homeostásis.
Bernard también dejó su nombre en una enfermedad congénita rara llamada Síndrome de Bernard-Horner o de Parálisis Oculosimpática. En 1727 Pourfur de Petit encontró que un hombre que había sufrido un gran daño en un lado del cuello por el disparo de un arma de fuego tenía dilatación de la piupila del ojo (midriasis). Petit también había mostrado el fenómeno inverso (miosis) cuando cortaba el nervio simpático en un lado del cuello de un animal. En 1851 Bernard repitió el experimento de Petit y encontró que además de la constricción de la pupila, el párpado caía (ptosis), el ojo se retraía en la órbita (endoftalmos) y la temperatura de la piel en ese lado de la cabeza aumentaba debido a un aumento en el flujo sanguíneo. Años después, en 1869, Johann Friedrich Horner observó que una mujer con un tumor que invadía el nervio simpático en el cuello tenía el mismo síndrome, además de una sudoración disminuída. Actualmente la enfermedad se atribuye a una lesión del simpático-cervical y es tanto congénita como adquirida, asociándose a simpatectomías realizadas para aliviar el dolor crónico. Se caracteriza por ptosis palpebral (párpados caídos), miosis (disminución de la apertura de la pupila), anhidrósis (insuficiente sudoración) y heterocromía del iris (ojos de diferente coloración).