Né à Paris, Bernard Lyot a grandi dans une famille bourgeoise qui encourageait les études scientifiques. Il a suivi des études supérieures en physique à l'École normale supérieure de la rue d'Ulm, où il s'est intéressé particulièrement à l'astronomie.
En 1932, il fut nommé astronome à l'observatoire du Pic du Midi, situé dans les Pyrénées françaises. Cet observatoire, construit pour le premier astrographe photographique du monde, offrait des conditions de travail exceptionnelles et attirait les meilleurs astronomes de l'époque. À cette époque, Lyot développa une passion pour la recherche de planètes nouvelles, ainsi que pour l'étude de la structure de la Voie Lactée.
En 1934, il découvrit le premier astéroïde d'une nouvelle famille appelée les Trojans joviens. Ces astéroïdes ont des orbites similaires à celle de Jupiter et se trouvent en arrière ou en avance du planète dans sa révolution autour du Soleil. Il est également connu pour avoir découvert plusieurs centaines d'astéroïdes, y compris un comète périodique.
En 1938, Lyot fut nommé directeur de l'observatoire de Haute-Provence, où il poursuivit sa recherche sur les astéroïdes et la structure de la Voie Lactée. Il travailla également à l'amélioration du spectroscope, une technologie utilisée pour étudier l'émission lumineuse d'objets célestes.
Malheureusement, Bernard Lyot ne put voir le fruit de ses recherches jusqu'à la fin de sa vie. Atteint d'une maladie incurable en 1948, il mourut en 1952 à l'âge de 44 ans.
Aujourd'hui, son nom est associé à un télescope, le télescope Bernard Lyot, construit sur le Pic du Midi et toujours utilisé pour la recherche scientifique. Il reste une figure emblématique de l'astronomie française et inspirera d'autres générations d'astrophysiciens à venir.