Бонни Бартлетт родилась в Висконсине в семье страхового агента. Со своим будущем мужем, актёром Уильямом Дэниелсом, познакомилась во время обучения в Северо-западном университете. Их первенец родился в 1961 году, но умер вскоре после рождения, после чего пара усыновила двоих детей.Бартлетт изучала актёрское мастерство на курсах Ли Страсберга, по завершении которго дебютировала на телевидении в 1955 году. Последующие четыре года она была исполнительницей роли Ванессы Дейл Рейвен в телесериале «Любовь к жизни» .
В 1960-х Бартлетт почти не снималась, посвятив себя семье и воспитанию детей, а на телеэкраны вернулась с началом 1970-х годов. Наибольшую популярность актрисе принесла роль Эллен Крейг в телесериале «Сент-Элсвер» , в котором она снималась с 1982 по 1988 год, и принёсшая ей две премии «Эмми» .
На большом экране Бартлетт появлялась намного реже, чем на телевидении, и среди немногочисленных картин с её участием такие фильмы как «Последний магнат» (1976), «Всю ночь напролёт» (1981), «Фрэнсис» (1982), «Близнецы» (1988) и «Под угрозой смерти» (1993).
В 1990-е годы Бартлетт продолжала активно сниматься на телевидении, где у неё были роли в сериалах «Скорая помощь» , «Большой ремонт» , «Парень познает мир» , «Опять и снова» , «Главный госпиталь» , «Анатомия страсти» , «Звёздные врата: SG-1» .
В настоящее время Бонни Бартлетт является активным членом Гильдии киноактёров, а также состоит в Национальном совете режиссёров.