Сын физика Александра Жака Франсуа Бертрана и брат археолога Александра Бертрана.
Был профессором Политехнической школы и Колледжа Франции. Являлся членом Парижской академии наук и её бессменным секретарем в течение 26 лет.
В 1845 году выдвинул гипотезу о существовании по крайней мере одного простого числа между числами n и 2n-2 для любого n > 3. Это утверждение, называемое постулатом Бертрана, было доказано П. Л. Чебышёвым в 1850 году.
Бертран также известен формулировкой парадоксов в области теории вероятности и теории игр.
В экономике им была пересмотрена теория олигополии, в частности, модель конкуренции по Курно. Сформулированная им модель конкуренции показывает, что в условиях ценовой конкуренции выводы Курно не выполняются. Равновесие в данной модели достигается на уровне цены совершенной конкуренции.