Родился 8 февраля 1577 в Линдли (графство Лестершир). В 1593, после учебы в школах Саттон-Колдфилда и Нанитона (графство Уорикшир), поступил в Брэйзноз-колледж Оксфордского университета, в 1599 был избран в членом совета Крайст-Черч-колледжа.
В 1602 Бертон получил степень бакалавра искусств, в 1605 - магистра; в 1616 - бакалавра богословия; работал в колледже наставником и библиотекарем. В Крайст-Черч вел жизнь ученого затворника, посвятив себя занятиям медициной, математикой, астрологией и географией.
Первым замечательным произведением Бертона была комедия Псевдофилософ (Philosophaster), написанная на латыни в 1606 и поставленная одиннадцатью годами позже в Крайст-Черч. В буквальном смысле слова трудом всей его жизни стала Анатомия меланхолии (The Anatomy of Melancholy); ее первое издание вышло в 1621. Анатомия меланхолии - обширный, тщательно систематизированный обзор сведений о меланхолии, почерпнутых из всех доступных источников - как древних, так и новых.
Умер Бертон в своей квартире в Крайст-Черч-колледже 25 января 1640.