Es doctorà en física a la Universitat de Copenhaguen i posteriorment anà a Anglaterra (1911), on treballà amb J.J. Thomson al Cavendish Laboratory, a Cambridge, i amb E. Rutherford a Manchester. El 1920 esdevingué director de l’Institut de física teòrica de Copenhaguen. A partir d’una síntesi del model planetari de Rutherford i de la teoria dels quanta de Planck, dissenyà una teoria atòmica que explicava amb força precisió l’espectre atòmic de l’hidrogen (àtom de Bohr). És també autor del model dit de la “gota líquida” per a explicar les desintegracions nuclears. Durant la Segona Guerra Mundial prengué part activa en el moviment de resistència antinazi de Dinamarca, i el 1943 hagué de fugir successivament a Suècia, a Anglaterra i als EUA, on participà en el projecte Manhattan. Posteriorment, dedicà els seus esforços a persuadir els organismes estatals d’abandonar la cursa d’armaments atòmics. El 1922 rebé el premi Nobel de física, i el 1957 el premi Àtoms per a la Pau. La major part dels seus treballs teòrics han estat publicats al Philosophical Magazine i a la Zeitschrift für Physik. És autor de Theory of Spectre and Atomic constitution (1922), Atomic Theory and the Description of Nature (1934) i Atomic Physics and Human Knowledge (1958).