Hy het aan die universiteit van Turyn gestudeer en Antoine-Laurent de Lavoisier was sy mentor. Hy stam uit Savoie (in sy tyd buite Frankryk) maar het na Parys getrek. In 1794 -die jaar waarin Lavoisier tereggestel word- word hy professor van die École normale  wat in hierdie "jaar III" van die revolusie gestig word en wat slegs vyf maande bestaan het. Berthollet het daarna Napoleon na Egipte vergesel. In die herfs van 1801 het -nou- senator Berthollet 'n gebou gekoop wat hy as 'n sentrum vir wetenskaplike navorsing met 'n goeie biblioteek en 'n laboratorium vir fisika en 'n laboratorium vir chemie ingerig het. Hulle was vir hulle tyd uitstekend toegerus. Een van die navorsers daar wie se mentor en vriend Berthollet geword het was Gay-Lussac. Berthollet was nie bekend vir sy goeie lesings nie, maar hy het sy student baie oor die praktiese werk in die laboratorium geleer. Berthollet het in Egipte die groot neerslae van natron gesien. Hulle word deur 'n chemiese ewewig gevorm en in sy Essai de statique chimique het hy geprobeer om die vormingsreaksies te verklaar in terme van affinité de combinaison. Gay-Lussac het later opgemerk dat hierdie affiniteit nie absoluut gesien kan word nie, maar dat die omstandighede ook 'n groot rol speel. 
Berthollet was veral 'n empiries wetenskapper: hy het 'n skeptiese houding teenoor groot hipoteses of teorieë en beveg hulle dikwels met sy waarnemings. 'n Groot teorie wat in die jare 1800-1810 verskyn is die atoom-teorie, in 'n weergawe wat die vaste verhoudings van elemente in 'n verbinding, die stoigiometrie propageer. Berthollet is skepties teenoor hierdie wet van Proust, maar waarnemings wat veral gasreaksies betref oortuig die meeste chemici dat hy ongelyk het. Berthollet word hierdeur lank taamlik negatief gewaardeer. Later sal wetenskappers soos Kurnakov aantoon dat in die geval van vastestowwe -pleks van gasse of vloeistowwe- Berthollet glad geen ongelyk gehad het nie en van die nie-stoigiometriese verbindings word nou bertholliede genoem.