Dar probabil cea mai importantă realizare a sa o constituie formularea enunţurilor esenţiale ale fiziologiei, pe care le-a desprins din datele experimentale. Bernard a sesizat caracteristica de sistem cu autoreglare a organismului şi, în felul acesta, a creat o structură productivă pentru cercetarea medicală.
Conceptele actuale de homeostază, stres şi feed-back fiziologic provin toate din idei enunţate pentru prima oară de Bernard, aşa încît acesta rămâne un element constant de referinţă. „Filozofia sa", scrie laureatul Premiului Nobel Rosalyn S. Yalow, „asigură fundamentul pentru cercetarea interdisciplinară care a căpătat o importanţă tot mai mare în ştiinţa modernă, pe măsură ce s-au estompat graniţele dintre diferitele discipline."
Claude Bernard s-a născut la 12 iulie 1813, în apropiere de Saint-Julien, în departamentul Rhone, într-o regiune a Franţei renumită pentru vinul Beaujolais. Tatăl lui, Pierre Francois Bernard, a fost viticultor şi, la un moment dat, director de şcoală, iar mama sa, pe care o adora, s-a numit Jeanne Saulnier.
Bernard a urmat cursurile unei şcoli iezuite din Ville-franche, aproape de locuinţa sa, şi pentru un timp a fost student la College de Thoissey, unde nu a studiat vreo disciplină ştiinţifică şi nici nu s-a remarcat prin rezultate strălucite la învăţătură. La vârsta de optsprezece ani, Bernard s-a văzut nevoit să renunţe la şcoală pentru a-l ajuta pe tatăl său, strâmtorat din punct de vedere financiar, drept care şi-a început ucenicia pe lângă un farmacist.
Astfel a ajuns să se întrebe dacă o serie de medicamente ale căror ingrediente le amesteca erau de vreun folos real - un prim indiciu al scepticismului pe care avea să-l manifeste toată viaţa în problemele legate de organismul uman.
Urmând un parcurs neobişnuit pentru o carieră ştiinţifică, Bernard s-a afirmat mai întâi în domeniul dramaturgiei şi, înainte de a împlini douăzeci de ani, a scris o piesă de teatru, "Trandafirul Rhone-ului”, care a şi fost montată la Lyon. încurajat de acest prim succes, el a plecat la Paris, unde a ajuns în anul 1834. I-a arătat lucrarea binecunoscutului critic Saint Marc Girardin, care 1-a sfătuit să-şi schimbe orientarea profesională. În scurt timp, Bernard şi-a luat bacalaureatul şi s-a înscris la Facultatea de Medicină a Universităţii din Paris.
Bernard nu a excelat în materie de studii medicale; a absolvit printre ultimii din promoţia sa, situându-se pe locul douăzeci şi şase din douăzeci şi opt de studenţi. Totuşi, esenţiale pentru viitorul său s-au dovedit cursurile susţinute de Francois Magendie, un renumit fiziolog şi neurolog al vremii. Bernard l-a apreciat din primul moment pe Magendie, care era un cercetător hotărît şi foarte sceptic în privinţa teoriei, astfel că şi-a oferit gratuit serviciile de asistent. Începând cu această perioadă, carnetele de însemnări ale lui Bernard reflectă amploarea incertitudinilor sale cu privire la cunoştinţele medicale contemporane.
Bernard şi-a luat diploma de absolvire a facultăţii în 1843, dar nu a practicat niciodată medicina. La fel ca mulţi alţi cercetători de mai târziu, n-a manifestat nici cel mai mic interes pentru vindecarea bolilor. In consecinţă, a rămas asistentul lui Magendie - devenind extrem de priceput la disecţii - şi în acelaşi timp a efectuat cercetări privind procesul digestiv şi funcţionarea sistemului nervos.
Unul dintre primele subiecte asupra căruia s-a îndreptat interesul lui Bernard a fost procesul digestiv. În 1848 el a arătat că pancreasul digeră grăsimile şi a demonstrat că absenţa acestui organ provoacă moartea.
Bernard a ştiut să profite din plin de pe urma celebrelor experimente efectuate de William Beaumont asupra lui Alexis St. Martin, un bărbat a cărui digestie putea fi observată după ce o rană prin împuşcare i-a făcut o gaură în partea laterală a abdomenului şi în stomac. Folosind animale ca subiecţi, Bernard a creat fistule sau pasaje artificiale în scopul observării -o metodă care, în pofida protestelor formulate de opozanţii vivisecţiei din secolul al XlX-lea, s-a dovedit foarte utilă.
În acest mod, Bernard a descoperit că, în afară de pancreas, în digestie este implicat şi intestinul subţire. In general, Bernard a extins aria de cuprindere a operei lui Lavoisier, care detectase combustia în procesul respiraţiei. Bernard a fost primul care a situat digestia în contextul mai larg al asimilării elementelor nutritive prin intermediul metabolismului, considerând că digestia are loc în întreg organismul, în toate ţesuturile.
În 1848 Bernard a descoperit că ficatul secretă în sânge glucoză, o formă de zahăr, iar în cursul următorului deceniu a izolat glicogenul, forma depozitată a glucozei. Aceste descoperiri sunt considerate de toată lumea marile sale cuceriri. „Au avut cel mai mare impact asupra contemporanilor săi", observă Joseph Fruton, „ca şi asupra dezvoltării ulterioare a fiziologiei şi biochimiei."
In anii 1855 şi 1856, Bernard a publicat prima ediţie a lucrării sale în două volume, „Lecons de physiologie experimentale appliquee a la medicine” („Lecţii de fiziologie experimentală aplicată în medicină".) De numele lui Bernard mai sunt legate descoperiri importante în domeniul sistemului nervos. In descrierea pe care a fâcut-o urechii a explicat implicarea nervului cranian şi totodată a schiţat acţiunea nervilor vasomotori, care controlează dilatarea şi contractarea vaselor sanguine.
Alte cercetări legate de sistemul nervos s-au materializat în experimente cu substanţe toxice, care au demonstrat cum bioxidul de carbon şi stricnina pot provoca moartea. Din această cercetare a rezultat înţelegerea parţială a mecanismului de acţiune al curarei, o otravă care a devenit importantă în anestezie. Tot datorită acestei cercetări, Bernard este cunoscut şi ca fondatorul farmacologiei experimentale.
Anul 1857 a marcat o nouă fază în cariera lui Bernard, pe parcursul căreia a elaborat principiile generale ale fiziologiei care îi consolidează descoperirile. Lucrarea „Introducere în studiul medicinei experimentale" a apărut în 1865, iar doi ani mai târziu a publicat un articol care conţinea o teorie unificată a fiziologiei bazată pe ideea de „milieu interieur” (mediul intern). Aici, Bernard formulează importanta generalizare conform căreia corpul, ca organism viu, se protejează faţă de mediul exterior prin crearea unui mediu interior stabil, reglat de către sistemul nervos.
Deşi autorul nu avea habar de neurotransmiţătorii chimici şi nici de sistemul endocrin, „mediul interior" al lui Bernard prefigurează homeostazia, aşa cum a fost ea definită de către Walter Cannon în secolul XX, ca proprietate a organismelor vii de a-şi menţine diferite constante fiziologice. Hans Selye, cel care a dezvoltat conceptul de stres, a fost şi el conştient de meritele lui Bernard. Astfel, el a scris că Bernard „a demonstrat cu claritate că mediul intern al unui organism viu trebuie să rămână constant, în pofida modificărilor survenite în mediul extern".
În ultima parte a vieţii sale, Bernard a fost copleşit cu onoruri. A făcut parte din Legiunea de Onoare începând din 1867 şi a fost făcut membru al Academiei Franceze în 1869. In acelaşi an a devenit senator, în timpul lui Napoleon al III-lea, având misiunea de a valida oficial măsurile politice ale guvernului. Din acest motiv a fost nevoit să fugă din Paris în 1870, în timpul războiului franco-prusac.
Pe de altă parte, viaţa personală a lui Claude Bernard s-a dovedit dezastruoasă. Din dorinţa de a-şi continua cercetările, a consimţit la un mariaj de convenienţă cu o femeie înstărită, Marie Francoise Martin, în 1845. Cei doi fii ai săi au murit în fragedă pruncie, iar cele două fiice s-au înstrăinat de el, la fel ca şi mama lor, unul dintre motive constituindu-l dezgustul acestora faţă de experienţele lui cu animalele. La sfârşitul vieţii a avut o relaţie platonică cu Marie Raffalovich, soţia unui bancher parizian, care i-a asigurat mângâiere şi căldură sufletească în ultimii săi ani. Deşi agnostic, i s-a dat ultima împărtăşanie, împotriva voinţei sale. A murit la 10 februarie 1878 şi a fost primul om de ştiinţă francez căruia i s-au organizat funeralii naţionale.