Studiò all'École Polytechnique, andò all'École nationale supérieure des mines de Paris, dove divenne capo del laboratorio nel 1816. Nel 1821, mentre lavorava nel villaggio di Les Baux-de-Provence, nel sud della Francia, scoprì la roccia bauxite, chiamato per il luogo della sua scoperta. Scoprì anche il minerale Berthierite, che prese il nome da lui. Oltre a numerosi contributi in mineralogia e miniere, Berthier è anche noto per le sue ricerche sugli altiforni e per l'utilizzo dei fosfati da parte delle piante.
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