Fill de Vilhelm Friman Koren Bjerknes. Estudià a la Universitat d’Oslo on es doctorà l’any 1924. Juntament amb el seu pare organitzà una xarxa meteorològica amb què obtingueren les dades que els permeteren de formular cap al 1920 la teoria del front polar. El 1939 emigrà als EUA, on exercí de professor a la Universitat de Califòrnia i treballà en el camp dels corrents d’aire en l’alta atmosfera. Fou capdavanter en l’anàlisi del temps sinòptic mitjançant fotografia aèria.