Après des études de lettres modernes et d'histoire, Jean-Marie Berntsen débute dans le journalisme en 1976 à la radio locale Mulhuserland puis à Radio Suisse Romande avant de rejoindre l'équipe de TF1 en 1980. En 1982, il intègre Antenne 2 et anime plusieurs émissions culturelles telles que "La Grande Librairie" ou "Le Livre et ses auteurs".
En 1985, il devient rédacteur en chef adjoint de l'information généraliste d'Antenne 2. Durant les années 1980, il se fait remarquer par son implication politique, s'engageant notamment dans le combat contre le Front National et la défense des droits des homosexuels.
En 1989, à la suite de l'élection de François Mitterrand à la présidence de la République, Jean-Marie Berntsen est nommé directeur général adjoint de la Radio France. En 1992, il quitte cette fonction pour devenir rédacteur en chef du service économique d'Antenne 2.
En 1994, Jean-Marie Berntsen devient responsable de l'information de France 2 et anime plusieurs émissions d'actualités : "France Actual", "Les Enfants terribles", "L'Édition de la veille" et "Sport Actual". Il est aussi le co-animateur de l'émission culturelle "Le Monde du livre" avec Jacques Chancel.
En 2004, il quitte son poste à France 2 pour fonder sa société de production, Berntsen Productions. Il y produit des documentaires, des émissions de télévision et participe activement à la vie culturelle française en assurant notamment la direction artistique du Théâtre national de Strasbourg.
Jean-Marie Berntsen est également un écrivain prolifique : il a signé plus d'une vingtaine d'ouvrages, dont des livres pour enfants mais aussi des essais et des récits politiques. Son dernier ouvrage, "La Loi du jeu", est publié en 2019.
Depuis quelques années, Jean-Marie Berntsen s'est engagé dans la lutte contre le réchauffement climatique et a pris part à de nombreuses manifestations écologistes.