Nació el 25 de octubre de 1827 en París, donde m. el 18 de marzo de 1907. Fue hijo de un médico, y en 1846 obtuvo el «prix d’honneur» de filosofía.
Inclinado luego a las ciencias, frecuentó los cursos de Regnault y Balard, y se graduó en 1854. A pesar de sus predilecciones republicanas y de su abierta hostilidad contra el imperio autoritario, hizo una rápida carrera. Nombrado en 1859 profesor de química orgánica de la Escuela Superior de Farmacia, logró en 1861, y por sus estudios acerca de la síntesis orgánica, el premio Jecker de la Academia de Ciencias. Sus publicaciones le dieron tal renombre que el año siguiente fue creada concretamente para él en el Collège de France una cátedra de química orgánica.
Ingresó en la Academia de Medicina de París, y en 1870, durante el asedio de la ciudad, se le confió la dirección del Comité científico. Miembro de la Academia de Ciencias en 1873, al cabo de tres años fue nombrado inspector general de enseñanza superior.
Sus descubrimientos, su honradez, su clarividencia, la dignidad de una vida entera, todo le destinaba al desempeño de importantes cargos políticos. Elegido senador vitalicio en 1881, de 1886 a 1887 fue ministro de Instrucción Pública en el gabinete Goblet, y en 1895- 96 de Negocios Extranjeros. En 1901, finalmente, ingresó en la Academia Francesa.
A su muerte, ocurrida a causa de una crisis cardíaca unos pocos minutos después de la de su esposa, París le tributó imponentes honras fúnebres, y sus restos fueron llevados al Panteón. Berthelot ejerció una prodigiosa actividad.
En 1850 publicó ya sus primeros trabajos científicos sobre cuestiones de física y química. Sus investigaciones acerca de las glicerinas son consideradas clásicas; las experiencias que realizó le permitieron actuar en tres series de alcoholes compuestos.
Obtuvo mediante síntesis el alcohol etílico tratando con ácido sulfúrico di acetileno. En 1856 logró obtener sintéticamente los hidrocarburos. De 1864 a 1897 llevó a cabo importantes investigaciones sobre la termodinámica, y en particular acerca de las reacciones exotérmicas y endotérmicas. Inventó la bomba calorimétrica, empleada todavía, con modificaciones de muy escasa importancia, tanto en los procesos industriales como en los trabajos científicos.
Entre sus obras cabe citar Chimie organique fondée sur la synthèse (1860), Leçons de synthèse en chimie organique (1861), Les méthodes générales de synthèse en chimie organique (1864), Leçon sur Visométrie (1866), La síntesis química (1876, v.) y Traité élémentaire de chimie organique (1898-1904).
La finalidad hacia la cual tendió Berthelot apasionadamente fue la realización del sueño de los primeros filósofos griegos mediante los métodos propios de la ciencia experimental; creía que todo proviene de algunos elementos, o quizá de uno solo, y juzgaba posible reconstituir por síntesis cualquier sustancia química partiendo de este elemento único.
Tal orientación puede percibirse en El futuro de la ciencia (v.), de Ernest Renan, obra inspirada por Berthelot en 1849. Éste indujo al amigo — caído en el escepticismo— a una fe ilimitada en el poder de la ciencia, la cual, a su juicio, debe mejorar al hombre, por cuanto le hace más feliz; a ella, por lo tanto, corresponde establecer la moral.
Tales conceptos habrían de ser desarrollados por Berthelot durante los últimos años de su vida en una serie de obras que constituyen su «credo científico»: Ciencia y filosofía (1886, v.), Science et morale (1897), Science et éducation (1903) y Science et libre pensée (1906). En política Berthelot demostró una perspicacia superior a la de Renán, como atestigua su correspondencia (v. Correspondencia entre Renán y Berthélot, 1898).
J. Chaix-Ruy