Яков Бикерман родился в 1898 году в Одессе в семье известного публициста Иосифа Менассиевича Бикермана, в ту пору — студента Новороссийского университета. В 1905 году семья переехала в Санкт-Петербург, где Я. И. Бикерман окончил гимназию и химическое отделение физико-математического факультета Петроградского университета.
После Октябрьской революции он эмигрировал в Германию и в 1922 году поступил научным сотрудником в Институт Кайзера Вильгельма в Берлине. В 1933 году, после прихода к власти нацистов, Бикерман был отстранён он занимаемой должности и в 1936 году поселился в Великобритании. С 1945 года жил в США, где был профессором в Массачусетском институте технологии, лабораториях Мерк и Ярдни, а с 1965 года — работал в частной исследовательской компании Horizons, Inc. в Кливленде (профессор электроинженерного факультета кливлендского университета Case Western Reserve с 1974 года и до конца жизни).
Начиная с 1923 года опубликовал ряд основополагающих работ в области химии твёрдых поверхностей, пен, теории адгезии, в том числе монографий «Химия поверхностей для промышленных исследований» (Surface Chemistry for Industrial Research, 1947 и 1958), «Пены: теория и промышленные применения» (Foams: theory and industrial applications, 1953 и 1970), «Наука адгезивных сочленений» (The science of adhesive joints, 1961 и 1968), «Физические поверхности» (Physical surfaces, 1970), учебника «Неорганическая и физическая химия» (Inorganic and Physical Chemistry, 1978). Ввёл понятие Пенной колонны Бикермана (Bikermann Foaming Column), коэффициента Бикермана для расчёта пенообразования. В 1975 году опубликовал книгу «Два Бикермана» с беллетризованными автобиографиями отца и сына Бикерманов.
Будучи в Германии и Великобритании между двумя мировыми войнами, Яков Бикерман публиковал поэзию в эмигрантских периодических изданиях на русском языке.
Брат Я. О. Бикермана — известный американский историк-эллинист Илья Иосифович Бикерман.