В 1803—06 участвовал в 1-м русском кругосветном плавании на корабле "Надежда" под командой И. Ф. Крузенштерна. По возвращении из экспедиции командовал различными кораблями на Балтийском и Чёрном морях. В 1819—21 возглавлял кругосветную экспедицию на шлюпах "Восток" (командир Б. ) и "Мирный" (командир М. П. Лазарев) , посланную в Антарктику с целью максимального проникновения к южной приполярной зоне и открытия неизвестных земель. В 1819 открыто несколько островов в антарктической части Атлантического океана. 16(28) января 1820 экспедиция открыла Антарктиду; приблизившись к ней в точке 69°21' ю. ш. и 2°14' з. д. (район современного шельфового ледника Беллинсгаузена) , 21 января (2 февраля) Б. вторично увидел ледяные берега. 5 и 6 (17 и 18) февраля экспедиция подошла почти вплотную к ледяному массиву. Это позволило Б. и Лазареву сделать вывод, что перед ними находится "льдинный материк". В 1821 открыты остров, названный именем Петра I, и берег, названный именем Александра I. Экспедиция открыла также ряд островов в тропической части Тихого океана. 24 июля (5 августа) 1821 суда после 751-дневного похода вернулись в Кронштадт. В 1828—29 Б. участвовал в русско-турецкой войне. С 1839 военный губернатор Кронштадта.
Именем Б. названы море в Тихом океане, мыс на Южном Сахалине и остров в архипелаге Туамоту. Плавания Б. описаны в его книге "Двукратные изыскания в Южном Ледовитом океане и плавание вокруг света в продолжение 1819—21, совершенные на шлюпах „Восток” и „Мирный”..." (1931; 3 изд. , 1960).