"Bionic" tuvo dos sencillos oficiales; «Not Myself Tonight» y la emotiva balada «You Lost Me». El primero logró entrar al "top 5" en Hungría y Japón. Recibió certificación de platino en Australia. Mientras que el segundo sencillo «You Lost Me», logró posicionarse en el número 1 de la lista "Billboard Hot Dance Club Play", al igual que el primer sencillo. Algunos sencillos promocionales para Estados Unidos fueron «Woohoo», con la colaboración de la rapera Nicki Minaj. En cuanto «I Hate Boys» sirvió como sencillo promocional exclusivo para Australia y Nueva Zelanda. La canción titulada «Bionic» (que le da nombre al álbum) se convirtió en la primera canción de Aguilera en no ser sencillo oficial y entrar a la lista "Billboard Hot 100". A principios de 2010, Aguilera se unió a la noble causa de "Hope for Haiti Now Teletón" en la cual cantó la balada «Lift Me Up», la cual fue incluida en el álbum "Hope for Haiti Now" que fue una ayuda por el terremoto que sacudió a Haití en el año 2010.