Carlo Bernardini è nato nel 1930 a Lecce, città dove ha frequentato il liceo classico Palmieri. In seguito si è trasferito, per motivi di studio, a Roma, dove il 19 marzo 1952 si è laureato in Fisica all'università la Sapienza. Entrato in buoni rapporti con il Prof. Enrico Persico, ha lavorato con lui per qualche anno tenendo lezioni all'Università. In seguito è passato a lavorare presso il laboratorio nazionale dell'INFN di Frascati, entrando a far parte del cosiddetto "gruppo del sincrotrone" con fisici come Giorgio Salvini, Bruno Touschek e lo stesso Persico. Il loro lavoro culminò nella realizzazione dell'anello di accumulazione (AdA). Con lo stesso gruppo si è dedicato anche alla realizzazione dell'acceleratore di particelle ADONE.

Dal 1969 al 1971 ha occupato la cattedra di Fisica generale all'Università degli Studi di Napoli Federico II; successivamente, chiamato all'Università "La Sapienza" di Roma come professore ordinario di Modelli e metodi matematici della fisica, è stato anche preside della facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali. Nel 1976 si è candidato al Senato della Repubblica Italiana come indipendente del Partito Comunista, venendo eletto in un collegio elettorale romano.

In seguito a questa esperienza politica, ha iniziato anche una attività di "opinionista", intervenendo su vari giornali in merito a temi sociali e, ovviamente, scientifici: ha appoggiato varie campagne di informazione, fra cui quella per il disarmo atomico - condivisa da altri fisici italiani dell'epoca, riuniti sotto la sigla USPID (Unione Scienziati Per Il Disarmo, di cui lo stesso Bernardini è stato uno dei fondatori) - ed esprimendo tutto il proprio appoggio all'introduzione e alla produzione di energia nucleare nel suo paese. Battaglia questa che lo ha tuttavia visto sconfitto in seguito al referendum che portò all'abbandono dell'energia nucleare da parte dell'Italia, nel 1988. In questo periodo è inoltre diventato direttore della rivista scientifica e di divulgazione Sapere (incarico che ha ricoperto fino al 2013) e ha scritto numerosi libri, di divulgazione scientifica e non.

Opere
Libri non specialistici:

• Idee per il governo. La ricerca scientifica, Laterza, 1995
• La fisica nella cultura italiana del Novecento, Laterza, 1999
• Contare e raccontare. Dialogo sulle due culture, Laterza, 2003 (con Tullio De Mauro)
• Fisici italiani del tempo presente: storie di vita e di pensiero. Venezia, Marsilio, 2003 (con Luisa Bonolis)
• Le idee geniali. Brevi storie di scienziati eccellenti, Dedalo, 2005 (con Silvia Tamburini)
• Che cos'è una legge fisica, Editori riuniti, 2006
• Fisica vissuta, Codice, 2006
• Prima lezione di fisica, Laterza, 2007