Fils d'un boulanger-pâtissier, Bernard Fresson fait ses études à Paris. Licencié en droit, il intègre HEC et sort major de sa promotion. Son goût pour l'aventure l'éloigne très vite de la carrière commerciale ou administrative. Il devient tour à tour footballeur, coureur cycliste, trompettiste, garagiste. Après avoir suivi une tournée théâtrale au Brésil comme transporteur de décors, il revient à Paris et s'inscrit au cours d'art dramatique de Tania Balachova. En 1956, Arlette Reinberg lui propose de jouer dans Le cheval dans la cuisine, pièce du Belge Charles-Louis Paron. Il débute deux ans plus tard au cinéma, au côté d'Emmanuelle Riva, dans Hiroshima, mon amour d'Alain Resnais.
Bernard Fresson connaît des débuts de carrière difficiles. Durant les années 1970, il apparaît souvent en marginal bourru, agressif, mais jamais franchement méchant (La guerre est finie, 1965, d'Alain Resnais ; Z, 1968, de Costa-Gavras ; Max et les ferrailleurs, 1970, de Claude Sautet). Parmi ses seconds rôles d'alors, il garde surtout un bon souvenir de La prisonnière (1967) de Robert Ménegoz et Henri-Georges Clouzot, ou de Tante Zita (1967) de Robert Enrico. André Cayatte (Il n'y a pas de fumée sans feu, 1972) ou Luc de Heusch (Jeudi, on chantera comme dimanche, 1966) sont bien les seuls réalisateurs à lui confier des rôles de premier plan. Cependant, avec le temps, le répertoire de Bernard Fresson s'enrichit. Dans Ursule et Grelu (1972) de Serge Korber, qui ne récolte pourtant aucun succès, il prend plaisir à être successivement accordéoniste, faux aveugle cul-de-jatte, flic, fondé de pouvoirs, banquier. Quand sa carrière connaît un retentissement outre-Atlantique avec French connection II (1974) de John Frankenheimer, Bernard Fresson s'affirme enfin à l'écran. Son personnage se colore de nuances plus inquiétantes qu'auparavant. Il se transforme indifféremment en petit-bourgeois arrogant et équivoque (Les galettes de Pont-Aven, 1975, de Joël Seria), en " beauf " abject (Le locataire, 1975, de Roman Polanski), en homme d'affaires crapuleux (Rive droite, rive gauche, 1984, de Philippe Labro), en chef de cuisine irascible (Garçon, 1983, de Claude Sautet) ou en pyromane (L'amour ou presque, 1985, de Patrice Gautier). Ouvrier dans Germinal (1992) de Claude Berri, il se transforme en père tendre et aimant dans Le guêpiot (1980) de Joska Pilissy, et se montre ainsi sous un jour inédit.
Au théâtre, Bernard Fresson joue Humiliés et Offensés (1957), Athalie (id.), Le Knak (1966), Hamlet (1978), Danton et Robespierre (1979), Faust (1987), Le Partage de midi (1986), La Danse de mort (1990) et La Chatte sur un toit brûlant (1993).
Il tourne pour la télévision, notamment Les Compagnons de Jehu (1965) de Michel Drach et Jean Jaurès, vie et mort d'un socialiste (1979) d'Ange Costa. En 1974, il est la vedette de la série Jo Gaillard.
Courts métrages 1963 | Quinze mille voisins | Pierre Lary |
| 1965 | Surface perdue (La) | Dolorès Grassian |
| 1969 | On vous parle du Brésil : Tortures | Chris Marker |
Longs métrages| 1958 | Hiroshima, mon amour | Alain Resnais |
| 1960 | Bride sur le cou (La) | Roger Vadim |
| 1960 | Ragazza in vetrina (La) Fille dans la vitrine | Luciano Emmer |
| 1961 | Longest Day (The) Le Jour le plus long | Ken Annakin, Andrew Marton, Bernhard Wicki, [etc.] |
| 1964 | Cent briques et des tuiles | Pierre Grimblat |
| 1964 | Ciel sur la tête (Le) | Yves Ciampi |
| 1965 | Grosse caisse (La) | Alex Joffé |
| 1965 | Guerre est finie (La) | Alain Resnais |
| 1965 | Paris brûle-t-il ? | René Clément |
| 1966 | Belle de jour | Luis Bunuel |
| 1966 | Jeudi, on chantera comme dimanche | Luc de Heusch |
| 1966 | Mon amour, mon amour | Nadine Trintignant |
| 1966 | Triple cross = La Fantastique histoire vraie d'Eddie Chapman | Terence Young |
| 1967 | Écume des jours (L') | Charles Belmont |
| 1967 | Je t'aime, je t'aime | Alain Resnais |
| 1967 | Loin du Vietnam | Claude Lelouch, Joris Ivens, Jean-Luc Godard, [etc.] |
| 1967 | Prisonnière (La) | Henri-Georges Clouzot |
| 1967 | Tante Zita | Robert Enrico |
| 1968 | Adieu l'ami | Jean Herman |
| 1968 | Z | Costa-Gavras |
| 1969 | Américain (L') | Marcel Bozzuffi |
| 1969 | Dame dans l'auto avec des lunettes et un fusil (La) | Anatole Litvak |
| 1969 | Portrait de Marianne (Le) | Daniel Goldenberg |
| 1969 | Soleil Ô | Med Hondo |
| 1969 | Trop petit mon ami | Eddy Matalon |
| 1970 | Macédoine | Jacques Scandelari |
| 1970 | Max et les ferrailleurs | Claude Sautet |
| 1970 | Un condé | Yves Boisset |
| 1971 | Un peu de soleil dans l'eau froide | Jacques Deray |
| 1972 | Feux de la Chandeleur (Les) | Serge Korber |
| 1972 | Il n'y a pas de fumée sans feu | André Cayatte |
| 1972 | Trois milliards sans ascenseur | Roger Pigaut |
| 1973 | Ursule et Grelu | Serge Korber |
| 1974 | French Connection II French connection n° 2 | John Frankenheimer |
| 1974 | Futur aux trousses (Le) | Dolorès Grassian |
| 1975 | Galettes de Pont-Aven (Les) | Joël Séria |
| 1975 | Il pleut sur Santiago | Helvio Soto |
| 1975 | Locataire (Le) | Roman Polanski |
| 1975 | Mords pas, on t'aime = Rose et Frédéric | Yves Allégret |
| 1975 | Ordinateur des pompes funèbres (L') | Gérard Pirès |
| 1976 | A chacun son enfer | André Cayatte |
| 1976 | Cours après moi que je t'attrape | Robert Pouret |
| 1976 | Mado | Claude Sautet |
| 1976 | Marie-poupée | Joël Séria |
| 1976 | Passagers (Les) | Serge Leroy |
| 1976 | Un type comme moi ne devrait jamais mourir | Michel Vianey |
| 1977 | Amant de poche (L') | Bernard Queysanne |
| 1977 | Dernier baiser (Le) | Dolorès Grassian |
| 1978 | Charch mou'amara Autopsie d'un complot | Mohamed Slimane Riad |
| 1978 | On efface tout | Pascal Vidal |
| 1978 | Petite fille en velours bleu (La) | Alan Bridges |
| 1980 | Guépiot (Le) | Joska Pilissy |
| 1981 | Espion, lève-toi | Yves Boisset |
| 1981 | Madame Claude 2 | François Mimet |
| 1981 | Ogre de barbarie (L') | Pierre Matteuzzi |
| 1983 | Clash | Raphaël Delpard |
| 1983 | Garçon ! | Claude Sautet |
| 1984 | Réveillon chez Bob | Denys Granier-Deferre |
| 1984 | Rive droite, rive gauche | Philippe Labro |
| 1985 | Amour ou presque (L') | Patrice Gautier |
| 1986 | Sweet Lies | Nathalie Delon |
| 1987 | Bonjour l'angoisse | Pierre Tchernia |
| 1987 | En toute innocence | Alain Jessua |
| 1988 | Dénommé (Le) | Jean-Claude Dague |
| 1988 | Equipe de nuit | Claude d' Anna |
| 1988 | Sans espoir de retour | Samuel Fuller |
| 1988 | Sons | Alexandre Rockwell |
| 1989 | Bal perdu | Daniel Benoin |
| 1990 | Dingo | Rolf De Heer |
| 1990 | Money | Steven Hilliard Stern |
| 1992 | Germinal | Claude Berri |
| 1995 | Mon homme | Bertrand Blier |
| 1997 | Place Vendôme | Nicole Garcia |
| 1997 | Serpent a mangé la grenouille (Le) | Alain Guesnier |
| 1998 | Six-pack | Alain Berbérian |
| 1999 | Envol (L') | Steve Suissa |
| 2000 | Pacte des loups (Le) | Christophe Gans |
| 2001 | Adversaire (L') | Nicole Garcia |
| 2001 | Beauté sur la terre (La) | Antoine Plantevin |
| 2002 | Amants de Mogador (Les) | Souheil Ben Barka |