Bonnie Bartlett Moline, Illinois'de büyüdü. Babası E.E. sigorta satıcısı olmuş başarısız bir Shakespeare oyuncusuydu. Annesi Carrie ise ev kadınıydı. Bonnie erken yaşta babasının başarısız oyunculuk kariyerini tamamlamaya karar verdi. Oyunculuk eğitimi almak için Northwestern Üniversitesi'ne gitti. Birinci sınıfta tiyatrocu arkadaşı William Daniels ile tanıştı. Mezun olduktan kısa bir süre sonra evlendiler ve oyunculuk fırsatları aramak için New York'a taşındılar. Lee Strasberg'den eğitim aldı ve başlangıçta onlara destek oldu.1950'lerde CBS dizisi Love of Life'ta (1951) Vanessa Raven rolüyle dört yıl geçirdi. 1961'de ilk çocukları doğdu, ancak doğumdaki komplikasyonlar nedeniyle 24 saat içinde öldü. Bu durum ikilinin daha sonra iki çocuk evlat edinmesine yol açtı. Oğul Michael (d. 1964) şu anda Los Angeles'ta yönetmen yardımcılığı ve sahne amirliği yapmaktadır. Oğlu Robert (d. 1966) New York'ta yaşayan bir sanatçı ve bilgisayar grafiği tasarımcısıdır. Bonnie 1970'lerin çoğunda evde oturan bir anneydi ve sadece ara sıra tekrar eden rollerde oynadı, ancak 1980'lerin başında kariyerini yeniden canlandırdı, özellikle de hit TV dizisi St. Elsewhere'de (1982) ve daha sonra Boy Meets World'de (1993) tekrar eden bir rolde