dansk fysiker, far til Aage Niels Bohr og bror av Harald August Bohr, dr.phil. 1911 (Studier over Metallernes Elektrontheori), studerte 1911–13 hos J. J. Thomson i Cambridge og E. Rutherford i Manchester, lektor ved Københavns Universitet 1913–14, i Manchester 1914–15, professor i København 1916–55. Bohr fikk 1922 Nobelprisen i fysikk for sine undersøkelser av atomenes bygning. Han ble æresdoktor ved Universitetet i Oslo 1938, ble tildelt den danske Elefantordenen 1947, fikk den første amerikanske Atoms for Peace-pris 1957 og tallrike andre medaljer og æresbevisninger.
Bohrs arbeider i atomteori har vært av fundamental betydning for moderne fysikk. Hans første arbeider om atomenes og molekylenes struktur kom i 1913. De inneholdt Bohrs berømte to postulater hvor han i strid med klassiske forestillinger antok at elektronene i et atom beveger seg i faste eller stasjonære baner uten å sende ut stråling, og at spektrallinjene oppstår ved at elektronene utfører såkalte kvantesprang fra en bane og over i en annen (se atom). Teorien som han utviklet på dette grunnlag, var i overensstemmelse med Rutherfords oppdagelse av atomkjernen som var gjort året i forveien og med Max Plancks antagelse om strålingskvanter. Den forklarte frekvenssammenhengen mellom linjene i hydrogenspektret, balmerserien, som var oppdaget 30 år tidligere, og den gav riktig verdi for Rydbergs konstant som inngår i denne sammenheng. For å få sammenheng mellom sin teori og den klassiske fysikk fremsatte Bohr sitt korrespondanseprinsipp, hvor han krevde samsvar eller korrespondanse mellom de to teorier på en slik måte at man for store kvantetall, dvs. når elektronene beveger seg i store baner eller når virkningskvantet blir lite i forhold til de observerte virkninger, får samme resultat ved de to betraktningsmåter.
Bohrs teori vakte straks oppsikt over hele Europa. Spesiell betydning fikk det at en av Tysklands ledende fysikere, A. J. W. Sommerfeld fattet stor interesse for den. I løpet av de følgende 10 år utformet disse to en meget omfattende teori for atomenes struktur der de bl.a. kunne redegjøre for oppbyggingen av grunnstoffenes periodesystem.
Under sitt opphold i Manchester stod Bohr i nær kontakt med den eksperimentelle fysikk, en kontakt som han opprettholdt livet igjennom, og som viste seg meget verdifull både fordi han kunne foreslå eksperimenter til etterprøving av sine teorier og fordi nye landevinninger innen eksperimentalfysikken stadig gav ham inspirasjon og utfordret ham.
I 1921 fikk Bohr sitt eget institutt, Universitetets Institut for Teoretisk Fysik, nå kaltNiels Bohrs Institut. Hit kom snart ledende fysikere som Einstein, Sommerfeld og Planck for å drøfte aktuelle spørsmål, men først og fremst ble instituttet et tilholdssted for helt unge fysikere: H. A. Kramers, O. Klein, W. K. Heisenberg, W. Pauli, P. A. Dirac og mange andre som Bohr forstod å trekke til seg, og som skulle prege utviklingen av fysikken i de kommende år. Under Bohrs ledelse arbeidet disse bl.a. med å gi kvantefysikken et fastere grunnlag enn Bohrs postulater var. Dette ledet i 1925 frem til Heisenbergs kvantemekanikk omtrent samtidig med at E. Schrödinger hadde løst samme problem på en litt annen måte (se kvantefysikk). Konsekvensene av denne teori ble bl.a. uttrykt i Heisenbergs usikkerhetsrelasjon. Ifølge denne finnes det til enhver målbar størrelse en komplementær størrelse, og disse to er slik forbundet at det ikke er mulig å bestemme begge to helt nøyaktig i samme eksperiment. Usikkerhetsrelasjonen gav uttrykk for og bekreftet et syn på fysikken som Bohr på denne tid hadde tilegnet seg og som han kalte komplementaritetsprinsippet. Etter dette er en rekke av naturens egenskaper parvis komplementære. Slike egenskaper kan ikke undersøkes fullt ut samtidig. Nøyaktige informasjoner om den ene egenskap vil alltid skje på bekostning av informasjoner om den komplementære slik det f.eks. er tilfelle når man forsøker å utforske stoffets eller lysets bølge- og partikkelegenskaper. Dette syn blir nå godtatt av de fleste fysikere, men var til å begynne med gjenstand for sterk kritikk.
Særlig opponerte Einstein mot Bohrs oppfatning, noe som ansporet Bohr sterkt til å forklare og utdype sitt syn. Bohr pekte også på at komplementaritetsprinsippet kunne ha gyldighet utenfor fysikkens område, f.eks. innen biologi og psykologi.
Med kvantefysikken var den prinsipielle beskrivelse av atomene gitt, og Bohr kom fra begynnelsen av 1930-årene til å befatte seg mer og mer med atomkjernen (se kjernefysikk). Han viste i 1936 at en rekke av kjernens egenskaper kunne beskrives ved en dråpemodell, hvor nukleonene antas å bevege seg i kjernen på samme måte som molekylene i en væskedråpe. Ut fra denne modellen kunne han i 1938 forklare spaltingen (fisjonen) av urankjernen. Han viste også at fisjonen skyldtes uranisotopen 235U, og han diskuterte i 1939 muligheten av å lage kjernevåpen, men mente at de tekniske vanskelighetene var for store til at dette kunne la seg gjøre i nær fremtid.
I 1943 flyktet han av rasemessige grunner til Sverige og kom snart til England og USA, hvor han deltok i utviklingen av den kjernefysiske bomben. Både under og etter den annen verdenskrig gjorde han seg til ivrig talsmann for internasjonal utveksling av forskningsresultater, for derved å øke internasjonal forståelse og nå frem til en avtale som hindret bruk av kjernevåpen. Dette syn hevdet han bl.a. i samtaler med Churchill og Roosevelt og i sitt brev til FN i 1950.
Etter krigen vendte Bohr tilbake til sitt institutt i København som fortsatte å være – og fremdeles er – et internasjonalt senter for kjernefysisk forskning. Han arbeidet aktivt for opprettelsen av det intereuropeiske instituttet CERN, som de første årene (1952–57) hadde sin teoretiske avdeling i København. Da denne avdelingen flyttet, fikk han etablert et nytt institutt, Nordisk institutt for teoretisk atomfysikk, NORDITA, hvor yngre forskere fra de fem nordiske land kan få videre utdannelse under veiledning av verdens fremste fysikere. Bohr stod for den daglige ledelse av dette institutt helt til sin død. Hans samlede verker i 11 bind er under utgivelse. De inneholder avhandlinger og korrespondanse i originalspråk og engelsk oversettelse.