Nació en Concepción, el 25 de diciembre de 1799. Hijo del capitán español Manuel de Bulnes y Quevedo, y de Carmen Prieto Vial. Su madre fue hermana de José Joaquín Prieto Vial, Presidente de la República entre 1831 y 1841.

Se casó el 20 de julio de 1841, con Enriqueta Pinto Garmendia, hija del ex Presidente de la República Francisco Antonio Pinto Díaz y hermana de Aníbal Pinto Garmendia, Presidente de la República entre 1876 y 1881. Tuvo ocho hijos, entre ellos, los ex parlamentarios Gonzalo Bulnes Pinto y Manuel Bulnes Pinto.

Ingresó a los doce años a un batallón de Infantería de Línea en Concepción. En marzo de 1813, fue ascendido como ayudante de brigadier de las fuerzas militares españolas, aunque adhirió al poco tiempo a la causa por la Independencia.

Fue enviado a estudiar a Santiago hasta 1814, cuando en el período conocido como Reconquista los españoles cerraron el Instituto Nacional y restauraron el poder colonial en Chile por tres años. Por este motivo fue arrestado y trasladado a la isla Quiriquina.

Cuando estalló la Guerra de la Independencia se incorporó al Ejército Patriota, siendo desterrado a la isla Quiriquina por sus ideas revolucionarias.

En 1822, el Director Supremo Bernardo O'Higgins le otorgó la Legión al Mérito de Chile. Ese mismo año Ramón Freire derrocó a O’Higgins. Freire designó a Bulnes en varias misiones militares, entre los cuales se contaba la captura de los hermanos Pincheira y de las montoneras de Pehuenches, dentro de la última fase de la guerra independentista.

El 14 de diciembre de 1829, durante la Guerra Civil que se desarrolló ese año entre conservadores y liberales, se unió al bando conservador, participando en la batalla de Ochagavía en contra del gobierno liberal. El 17 de abril de 1830 los conservadores vencieron definitivamente en la batalla de Lircay.

Luego de la Guerra Civil de 1829, durante el gobierno de José Joaquín Prieto Vial, en 1838 fue nombrado Intendente de Concepción. El mismo año y hasta 1839, encabezó al ejército chileno en la guerra contra la Confederación Perú-Boliviana, venciendo a las tropas de Andrés de Santa Cruz en la batalla de Yungay el 20 de enero de 1839. Por la misma época, fue nombrado consejero de Estado.

Fue Presidente de la República desde el 18 de septiembre de 1841 al 18 de septiembre de 1851.

En su administración se dictó una Ley de Amnistía para los militares caídos en la batalla de Lircay y rehabilitó a Bernardo O'Higgins, quien se encontraba exiliado en Perú. En otras materias, y apoyado en su ministro de Educación Manuel Montt Torres, se reformó el Instituto Nacional y se fundó la Escuela Normal de Preceptores. También se inauguró de la Universidad de Chile, el 17 de septiembre de 1843, la Academia de Bellas Artes en 1849, la Escuela de Artes y Oficios y la Escuela de Arquitectura. Se fundó el Observatorio Astronómico Nacional en 1849, y abrió sus puertas el Conservatorio Nacional de Música, en 1850. Durante su mandato el botánico y naturalista francés Claudio Gay, publicó su Historia Física y Política de Chile, una de las primeras obras científicas de la Historia de Chile.

En el terreno de las obras públicas, se impulsaron obras como caminos, puentes, mejorándose la comunicación entre Santiago y Valparaíso y entre Valparaíso y Los Andes.

Con la finalidad de dar un gran impulso al país en temas económicos y de población se dictó en 1845 la primera Ley de Colonización. Bajo su administración se fundó la colonia de Magallanes, el 21 de septiembre de 1843. En 1846 decidió trasladar la sede de gobierno desde la Real Audiencia, al Palacio de La Moneda. El 17 de septiembre de 1847 fue adoptado el actual himno nacional el cual fue encargado a Eusebio Lillo (letra).

Su administración fue duramente combatida por los liberales, lo que llevó al presidente a prohibir reuniones políticas, clausurar la prensa opositora y expulsar del país a dirigentes, disolviendo la Sociedad de la Igualdad, principal organización liberal de la época

El 18 de septiembre de 1851 entregó el mando del país a Manuel Montt Torres. Luego se desempeñó como senador.

Murió el 18 de octubre de 1866, en Santiago.