Окончил Московский государственный институт международных отношений (1957), кандидат юридических наук (1970).
В январе-августе 1991 — министр иностранных дел СССР, одновременно в марте-августе 1991 — член Совета Безопасности СССР. Первый выпускник МГИМО, возглавивший МИД. Михаил Горбачёв, назначивший Бессмертных министром, назвал его человеком «большого профессионализма, широких взглядов и высокой культуры».
В качестве министра участвовал в подготовке международной мирной конференции по Ближнему Востоку, сопредседателями которой были СССР и США (конференция состоялась в Мадриде в сентябре 1991, уже после его отставки). Был первым главой советского МИДа, посетившим в рамках этого процесса Израиль. Являлся автором концепции «создания пояса дружбы и сотрудничества вокруг Советского Союза», согласно которой в число приоритетов внешней политики СССР входило развитие связей со всеми государствами по периметру страны, в том числе и с теми, которые до этого находились на периферии интересов советской дипломатии. Во время его пребывания на посту министра в июле 1991 в Москве был подписан советско-американский Договор по СНВ-1. Начал процесс подготовки и заключения двусторонних соглашений со странами Центральной и Восточной Европы, ранее бывших союзниками СССР по Варшавскому договору. Подписал первые соглашения СССР с Советом Европы.
В августе 1991 Бессмертных отказался войти в состав ГКЧП, но и не осудил его деятельность. Заявив о том, что болен, не руководил министерством в период кризиса. После поражения ГКЧП был уволен в отставку.
С сентября 1991 — начальник центра политического анализа при Внешнеполитической ассоциации России. С марта 1992 — президент Внешнеполитической ассоциации.
Председатель Всемирного совета бывших министров иностранных дел, сопредседатель Виндзорского форума (Российско-британский диалог элит), Российско-американского политического форума. Действительный член Российской академии социальных наук, член-корреспондент Чилийской академии социальных, политических и гуманитарных наук, почётный профессор Московского государственного университета и Нового российского университета. Председатель наблюдательного совета фонда «Международные научно-технические программы», вице-президент международного общественного движения «Восточное измерение», член Международного совета организации «Океанская безопасность».
Автор многих статей и исследований на темы дипломатии, внешней политики, военно-политической стратегии, переговоров по ядерным вооружениям.
Награждён орденами Дружбы народов, Почёта, а также орденом Даниила Московского III степени Русской православной церкви.