Han fikk dr.philos. fra Universitetet i Oslo i 1974 og jobbet for Televerkets forskningsinstitutt 1974-2002, før han gikk over til Tandberg Telecom som forskningsleder (), i dag overtatt av det amerikanske Cisco Systems. Han har utviklet nye teknikker for overføring av lyd og bilde, spesielt innen datakomprimering for Digital-TV og fra 1986 vært med i standardisering av disse for ITU såvel som ISO/MPEG. Bjøntegaard tok del i utviklingen av det som ble standarden H.261 som ITU ratifiserte i 1988 og var en av de første praktisk realiserbare for kommersiell bruk. Han stod også bak en patentert algoritme innen H.263 og H.264, som ble anvendt i MPEG4. Utover mange patenter har han også publisert i internasjonale tidsskrift fra IEEE, og har de senere år vært opptatt av H.265 som er (HEVC) og tenkt som det nye MPEG-H.