1926年，在老师卡尔·迈斯纳（Karl Meissner）的建议下转学至慕尼黑大学，成为了阿诺德·索末菲的学生。

1928年，获得慕尼黑大学理论物理学博士学位。毕业后，先后在法兰克福大学、斯图加特大学担任讲师。

1930年5月，成为慕尼黑大学的编外讲师；同年，通过洛克菲勒基金会提供的留学奖学金前往剑桥大学卡文迪许实验室深造。

1931年，前往罗马大学费米实验室深造；同年，回到慕尼黑大学担任物理学讲师。

1932年，担任图宾根大学的代理助理教授。

1933年纳粹上台后，由于犹太血统而失去了工作；10月，前往英国曼彻斯特大学担任临时讲师。

1934年，准备进入布里斯托大学工作，还得到了该大学提供的为期一年的奖学金；同年夏，收到了美国康奈尔大学的职位邀请，于是他于次年前往了这所大学，并在这里度过了余生。

1935年，担任康奈尔大学助理教授。

1937年，升为康奈尔大学约翰·W·安德森（John Wendell Anderson）物理学教授。

1941年2月，加入美国国籍；12月，获得从事机密军事项目的许可。

1942年至1943年，担任麻省理工学院辐射实验室成员。期间，他加入了由罗伯特·奥本海默在伯克利组织的研究小组。

1943年至1946年，在“曼哈顿计划”中担任洛斯·阿拉莫斯国家试验室理论部主任，从事第一颗原子弹的组装工作。

1944年，当选美国国家科学院院士。

1946年，加入了以爱因斯坦为首的原子能科学家紧急委员会（ECAS），开展了反对核试验与核军备竞赛运动。他参与了对白宫的游说，促使肯尼迪和尼克松政府分别签署了1963年《部分禁止核试验条约》和1972年《反弹道导弹条约》。

1954年，当选为美国物理学会会长。

1957年，当选英国皇家学会外籍院士。

1958年至1959年，作为美国代表团成员前往日内瓦参加停止核武器试验讨论。

1960年，再度在华盛顿大学访学。

1962年，当选美国艺术与科学院院士。

1967年，因“对核反应理论的贡献，特别是关于恒星中能源的产生的研究发现”而获得诺贝尔物理学奖。

1975年，从康奈尔大学退休，获得约翰·W·安德森物理学荣休教授头衔；同年，被授予美国国家科学奖章。

1978年，当选德国国家科学院院士。

2005年3月6日，因充血性心力衰竭在纽约州伊萨卡逝世，享年98岁。

1928年，汉斯·贝特在完成了博士论文《晶体对电子的衍射》。1929年，他研究晶体中能级的分裂，指出了晶体中的对称电场对其能级的影响。20世纪30年代前期，他以博士论文为起点，继续延伸着他的工作。他特别注意研究电子与物质的相互作用和电磁辐射与物质的相互作用之间的相似性。1930年秋，贝特访问剑桥时获得一些有关的实验数据。1931年，他把辐射理论扩展到可容纳狭义相对论的领域。1933年，在英国和海特勒共同研究带单粒子通过介子中原子核附近时辐射能量的情况。1934年，和海特勒联名在《皇家学会学报》上发表了题为《关于快速粒子停止及正电子的产生》的论文。在这篇论文中，他把量子电动力学应用到宇宙射线与介质相互作用问题上，提出了贝特-海特勒辐射公式（bethe-heitler formula for bremsstrahlung）。

然而，贝特发现他的公式对低速宇宙射线在介质中的辐射特征的描述比较全面，但对高速宇宙射线却存在着明显偏差。1938年，他详细地研究了宇宙射线专家斯特利特（ Stanley Livingston）和欧内斯特·劳伦斯取得的一组云室中的宇宙射线，确信宇宙射线中除了存在着电子和质子外，必定还有另一类粒子，即μ子。第二次世界大战结束后，贝特在测量μ子的精确质量中发挥了关键作用，他还发现μ子和π介子之间存在着密切的关联，从而使他成为开创高能粒 子物理新领域的中心人物。

1934年至1935年，汉斯·贝特和佩尔斯（Rudolf Peierls）合作，提出了最简单的氘核结构模型，即氘核是由一个质子和一个中子组成的。他们研究了质子红即在轰击中子时所受的偏折，对核力作出了精确的数学描述，得到了贝特-萨佩特方程，从而使贝特在1949年提出了计算散射时要用到的“有效射程”概念。1936至1937年，贝特和罗伯特·巴彻（Robert Bacher）、里文斯顿（Stanley Livingston）在美国《近代物理学评论》上发表了总结原子核物理学的三篇长文：《核的定态》《理论核动力学》《实验核动力学》。这三篇长文成为了后来人们不断参考引用的标准文献，被称作“贝特圣经”（Bethe Bible）。在这些论文中，汉斯·贝特澄清了当时的核力理论，核结构理论及核反应理论，为他以后探讨恒星能量生成问题打下了很好的理论基础。

在“曼哈顿计划”中，汉斯·贝特领导着位于美国新墨西哥州的洛斯·阿拉莫斯实验室的理论物理学研究小组。该实验室是曼哈顿计划研制世界上第一颗原子弹的大本营。当时他们的主要任务之一是计算出铀235维持裂变反应以驱动原子弹爆炸力的临界质量。在洛斯阿拉莫斯期间，他提拔了理查德·费曼，并提出了以他们两人命名的计算核武器效率的公式，贝特-费曼公式（Bethe–Feynman formula）。20世纪50年代，汉斯·贝特回到洛斯·阿拉莫斯实验室，参与了在氢弹的研制。

1938年，汉斯·贝特在关于“恒星能量如何产生”的研讨会上了解到了太阳的温度、密度、元素成分等信息。他提出了两种核反应过程来解释太阳的能量来源：一种是两个氢核变成一个氘核，氘核进一步捕获质子变成4He放出能量；另一种是经过碳核和氮核的催化，四个氢核变成4He并放出能量。它们分别被称为氢—氢链（p—p chain）和碳—氮—氧循环（CNO cycle）。经过计算贝特发现，在太阳温度附近，这两种过程所占比例大致相同，温度更低时前者主导，反之后者主导。贝特提出的上述核反应过程成功地解释了恒星能量的来源。

第二次世界大战结束后，汉斯·贝特转到了量子力学方面的研究，在氢光谱问题上做出了突出工作，还提出了量子多体系统本征态参数化的贝特拟设（Bethe ansatz）。1947年，汉斯·贝特成功地完成了氢原子中电子能量的兰姆移位的第一次“重正化”计算。他找到了一种技巧，能摆脱量子电动力学中的无穷大困扰，只剩下一个对应于兰姆移位的小而有限的相互作用量。在解决这个问题的第一个回合中，他没有考虑相对论效应，只对兰姆移位做了非相对论的计算，但这仍是向正确方向迈进了一大步。

根据2024年1月数学谱系项目网站数据，汉斯·贝特先后指导了包括戴维·索利斯（2016年诺贝尔物理学奖得奖者）在内的15名学生，具体信息如下：

汉斯·贝特的父亲阿尔布雷希特·贝特（Albrecht Julius Bethe，1872–1954）是生理学家，是一名新教徒，曾在斯特拉斯堡大学、基尔大学、法兰克福大学任教；母亲安娜（Anna，1876–1966）是犹太音乐人和儿童故事作家，是斯特拉斯堡大学一位医学教授的女儿。

1939年9月，汉斯·贝特与比自己小十岁的罗斯·埃瓦尔德（Rose Ewald）结婚，她是德国物理学家保罗·彼得·埃瓦尔德（Paul Peter Ewald）的女儿。罗斯曾在曼哈顿计划中加入洛斯·阿拉莫斯国家试验室，成为汉斯·贝特的助手。他们有两个孩子：亨利（Henry）和莫妮卡（Monica）。

汉斯·贝特是一个登山运动爱好者，每年夏天至少花两三周时间在美国落基山脉或瑞士阿尔卑斯山徒步。他同时也是一个集邮爱好者。这一爱好也影响了儿子亨利，他们二人都是德国集邮协会的成员。

1990年，美国国家航空航天局将绕太阳运转的小行星30828命名为“30828 Bethe”。

1998年，美国物理学会创办了年度奖项“汉斯·A·贝特奖”（Hans A. Bethe Prize），授予在天体物理，核物理、核天体物理学或密切相关的领域做出突出贡献的科学家。

汉斯·贝特是20世纪最伟大的物理学家之一，是巨人中的巨人，他的遗产将多年影响着未来的物理学界和更广泛的科学界。他因其科学成就、正直、公正以及对科学和人类进步的深切关注而受到普遍钦佩，这使他成为“科学的良心”。（英国皇家学会评）

汉斯·贝特是20世纪物理学的伟大先驱，也是康奈尔大学一位敬爱的老师、导师和朋友。汉斯·贝特以其洞察力的广度、研究的严谨性、社会良知的深度以及对康奈尔大学坚定的承诺，为积极参与科学的公民树立了标准，成为了子孙后代的灯塔。（康奈尔大学第11任校长杰弗里·雷蒙评）

汉斯·贝特是20世纪的科学巨匠，他一直受到康奈尔大学同事的尊敬。他在康奈尔大学、美国和整个世界留下了深刻而持久的思想领导力印记。（诺贝尔物理学奖得奖者罗伯特·科尔曼·理查森评）

2005年，宜居世界委员会（Council for a Livable World）将其驻地建筑更名为“汉斯·贝特中心”（The Hans Bethe Center）。

2007年，康奈尔大学将一所寄宿制学院命名为“汉斯·贝特之家”（Hans Bethe House）。

2008年，德国波恩大学成立了“贝特理论物理研究中心”（The Bethe Center）。

在2023年上映的电影《奥本海默》中，古斯塔·斯卡斯加德饰演了汉斯·贝特。