Bertrand de Billy a reçu sa formation dans sa ville natale, Paris, où il s'est d'abord illustré comme musicien d'orchestre, mais aussi bientôt comme chef d'orchestre. De 1993 à 1995, il a été premier maître de chapelle et directeur général adjoint du théâtre Anhaltisches Theater de Dessau, et de 1996 à 1998, il a occupé le même poste au Volksoper de Vienne. De 1999 à 2004, il a été chef principal du Gran Teatro del Liceu de Barcelone et, de 2002 à 2010, chef principal de l'Orchestre symphonique de la radio de Vienne. De 2013 à 2015, il a été premier chef invité de l'Opéra de Francfort et de l'Orchestre de l’Opéra et du Musée de Francfort, et de 2013 à 2016 premier chef invité de l'Orchestre de Chambre de Lausanne, et de 2014 à 2018 premier chef invité de l'Orchestre philharmonique de Dresde.

Ses engagements l'ont e.a. conduit aux opéras d'État de Vienne, Berlin, Hambourg et Munich, au Royal Opera House Covent Garden, à l'Opéra national de Paris et aux opéras de Washington et Los Angeles. Il a été régulièrement invité au Metropolitan Opera de New York et au Festival de Salzbourg.

Il a été invité par les plus grands orchestres, notamment le Cleveland Orchestra, l'Orchestre symphonique de la Radio bavaroise, la Staatskapelle de Dresde, l'Orchestre de Paris et l'Orchestre symphonique de Vienne. De nombreux enregistrements sur CD et DVD documentent son travail artistique. Bertrand de Billy a reçu plusieurs hautes distinctions en France et en Autriche.