貝爾特利於1881年11月8日誕生在巴黎。他的父親是壹位紡織機械制造商，他在童年時期對各種機械產生了濃厚興趣，激發了自己的創造能力。在他13歲時，父親買給他壹臺玩具火車。他自己設計了壹套完整的電路，並動手把電池、燈泡、開關和電線裝配起來，接通信號後玩具火車就可開動起來。貝爾特利從擺弄玩具中獲得創造發明的知識和靈感。1898年他17歲時，在家裏布置了壹個實驗室，研究無線電極，使用購置和自制的元器件，動手裝配成許多簡單的實驗設備，培養了他的創造能力。
1902年，貝爾特利安裝的壹種敏感性很高的電子延時器獲得了他的第壹項發明專利。這壹年他大學畢業，之後完全投入到豐富多彩的科學研究和技術發明活動中。他研究發明的領域涉及冶金、電子、磁學、液壓、熱力學等，壹生獲得了200多項發明專利，在諸多科學技術部門做出了令人贊嘆的成績。
後來，貝爾特利把興趣轉到航空學領域。1904年5月，他仿制了萊特兄弟的滑翔機，但由於沒有理解萊特滑翔機的機翼翹曲技術，試驗時並不理想。經過仔細琢磨，他認為萊特滑翔機以固有不穩定性和采用機翼翼尖翹曲方式達到穩定和操縱目的的方法不僅危險，而且也不能取得良好的效果。於是他在同年10月改進並制造了他的第二架滑翔機，最引人註目的特點是首次為滑翔機加裝了副翼。他用這架滑翔機進行了大量試驗，包括在汽車上進行飛機部件試驗、翼型試驗、滑翔牽引試驗以及飛行試驗。1905年1月，貝爾特利對這架滑翔機的試驗結果在法國航空俱樂部作了壹次講演，贏得普遍好評，使許多航空愛好者受到教益。後來設計的飛機上安裝副翼都可以追溯到他的首創成果。
貝爾特利的航空研究取得許多突出成就，如研制了壹種性能優異的氣冷式航空發動機，其獨特設計思想為後來的許多發動機設計師所采用；設計了技術上頗具特色的動力飛機，它有單翼結構布局、封閉式座艙、復式操縱系統、單桿全向操縱柄、副翼結構等創新設計。1909年，貝爾特利駕駛自己設計的BEP-2比斯飛機進行了壹次出色的飛行，航程達到8千米。此後，他轉到航天學研究領域。
1912年2月和11月，貝爾特利就研究航天學的初步成果，分別在彼得堡和巴黎物理學會發表演講，後來寫成《關於無限減輕發動機重量的可能性結果的思考》論文。他在演講和論文中提到：“無數權威人士認為，人從壹個行星到另壹個行星的旅行完全是壹種幻想。他們沒有經過認真思考和研究就認為這種幻想是不可能實現的，因此幾乎沒有人試圖研究實現這種幻想的物理學條件。星際間沒有空氣，因此飛機不能在星際間飛行，但現有的科學知識告訴我們，有壹種發動機不需要空氣支持它的飛行，這種發動機就是火箭。”他是最早指出利用火箭實現星際航行的理論開拓者之壹。這篇論文被認為是航天理論的開山之作，有著奠基性的意義。
貝爾特利在這篇論文中定性地描述了火箭的工作和飛行原理。他寫道：“常有人認為，火箭是通過噴氣作用於空氣使之產生反作用而產生推力的。這種思想的前半段是正確的，而後半段是錯誤的。火箭在真空中能夠像在空氣中壹樣正常工作，甚至工作得更好。舉壹個簡單的例子，把機槍裝在汽車上，每開壹槍，汽車和機槍組成的系統都要向後移動。按照已經建立起來的力學原理，子彈的動量和汽車、機槍的動量大小相等，方向相反。火箭也基於動量守恒原理，其中噴射氣體類似子彈，只不過它是連續的。”他根據動量守恒定律和能量守恒定律還推導出了火箭在真空中運動的方程式，求出火箭逃逸地球的速度為11.28千米每秒。在此基礎上，貝爾特利又研究了月球火箭，並正確地提出了從地面發射月球火箭到登陸月球的三個階段，還分別計算出了每個飛行階段所需要的時間，以及發動機及燃料的質量、發動機的效率和功率。總之，在當時的條件下，貝爾特利對月球火箭論述之深刻，計算之精確，是非常了不起的。他還進壹步研究了火星和金星火箭，計算了火箭的飛行速度和飛行時間，並以高能的鐳作燃料。他指出：“我們現在考慮的火箭飛行速度是十分驚人的，設想如果壹枚1000千克的火箭裝有400千克鐳，那麽這些鐳足以使火箭到達金星並返回。這種高能工具足以載人去最近的行星旅行。”這壹發射探測器去金星旅行的科學預言，今天已經變成了現實。
第壹次世界大戰後，貝爾特利繼續由於戰爭中斷多年的火箭理論研究和實驗，並不遺余力地進行建立航天學的工作。他領導創建了法國宇航學會。1927年6月8日，他在學會上作了題為《星際航行的可能性》的報告，引起熱烈反響。他在報告中首先對戈達德、奧伯特等人的開拓性貢獻作了科學評價，然後論述了火箭的運動理論、外層空間的環境、火箭的發射、火箭的過載、宇宙飛船的設計、運載生物和人的條件、太空飛行的重要意義等問題，還討論了火箭發動機各種燃料的性。能，展望了核發動機的前景。這幾乎涉及到航天技術的各個重要領域，全面而系統地展示了貝爾特利的淵博學識和超群才華。
1930年，貝爾特利將自己的研究成果進行總結，寫成《航天學》壹書，系統論述了火箭發動機、宇宙飛船和太空飛行的各個方面的問題。這部專著被譽為航天百科全書，對航天學的建立和發展產生了深遠影響。後來蘇聯壹位成就卓著的航天專家斯特恩費爾德，在世界上第壹顆人造衛星發射成功後寫的壹封信中稱：“羅伯特.埃斯諾.貝爾特利的著作產生了重大的影響，蘇聯科學家在自己的工作中，應用了他的航天理論。”
貝爾特利曾計算利用火箭發射幾噸重炸藥到幾百千米甚至幾千千米地方的可能性，並早就預見到，未來的大型火箭可能發展成大規模殺傷性武器。1928年5月20日，他起草了壹份關於火箭武器的秘密報告，指出以現有的技術水平，完全可能制造成功噴氣速度在2.6千米每秒、射程在2260千米以上的火箭武器。他還特別分析了射程為600千米的火箭。1932年，他主持設計制造了壹臺發動機，並建造了壹座小型試驗臺，到1936年使發動機的推力達到2.94千牛，工作時間達到60秒，噴氣速度為2400千米每秒。這就意味著這臺發動機可以把質量為100千克的火箭發射到100千米的高度。後來他又設計試驗了燃燒室和噴管的冷卻方法，提出可采用先進的可擺動噴管方案。盡管限於當時的條件，貝爾特利沒有研制出實用的火箭，但他的火箭設計思想和理論都為後來的火箭設計師所應用，成為指導火箭技術發展的準則。
這位宇航先驅不僅在航空航天領域有重大建樹，而且在其他眾多的科學技術門類也都有過涉獵並作出重要貢獻。第二次世界大戰後，貝爾特利在瑞士退休，晚年生活並不順意，但他卻有幸看到了第壹顆人造衛星發射成功。1957年12月6日，貝爾特利在巴黎病逝。他為後人留下了航天學發展的寶貴財富。