Studium in Frankfurt und München. Promotion bei A. Sommerfeld 1928. Dozent in Tübingen. 1933 Emigration über Manchester und Bristol in die USA. Ab 1935 Professor für theoretische Physik an der Cornell University, Ithaca.

Seine wissenschaftliche Tätigkeit erstreckte sich auf Festkörperphysik (Elektronentheorie der Metalle), Wechselwirkung von Strahlung und Materie, auf Quantenelektrodynamik und vor allem Kernphysik. Für seine Theorie zum Mechanismus der Energieerzeugung in den Sternen, vor allem in der Sonne (Bethe-Weizsäcker- Prozess) erhielt er 1967 den Nobelpreis. Seine Monographien über Quantentheorie der Atomhülle und zur Kernphysik hatten großen Einfluss auf die Entwicklung dieser Gebiete. 1943-46 leitete er die theoretischen Forschungen in Los Alamos. 

Bethe verfasste wichtige Abhandlungen zur Energie- und Sicherheitsproblematik und schrieb viele Artikel gegen Kernwaffen.