Bernard Larrouturou est polytechnicien et ingénieur général des ponts, des eaux et des forêts. Chercheur en mathématiques appliquées de 1983 à 1989, il devient directeur du Centre d'enseignement et de recherche en mathématiques et calcul scientifique (Cermics) en 1990 avant d'enseigner les mathématiques appliquées à l'Ecole polytechnique de 1996 à 1999. En parallèle de son poste de professeur, il est directeur d'Ercim (European research consortium on informatics and mathematics) de 1997 à 2003, président directeur général de Simulog (entreprise de technologie) de 1996 à 1998 et Président directeur général de l'Inria (Institut national de recherche en informatique et en automatique) de 1996 à 2003. A partir de cette date, il est nommé directeur général du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) avant de rejoindre en 2006 la direction de l'innovation de Schneider Electric.
A partir de 2008, il se consacre à des missions au gouvernement, où il est d'abord rattaché au ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche puis conseiller du vice-président du CGEDD (Conseil général de l'environnement et du développement durable) de 2010 à 2012 et enfin Préfigurateur du Cerema au MEDDE (Ministère de l'écologie, du développement durable et de l'énergie) et METL (Ministère de l'égalité des territoires et du logement).
Bernard Larrouturou a présidé les conseils scientifiques de Renault (2000-2006), Thomson SA (1999-2000), Bull (1996-1997) ainsi que le haut conseil scientifique de l'Onera (2006-2013). Il est président du conseil scientifique de l'Ecole des Ponts depuis 2008.