В 1924—1928 обучался в Франкфуртском и Мюнхенском университетах. Докторская степень (1928). В 1933 эмигрировал в Великобританию, с 1935 в США. С 1937 профессор Корнельского университета в Итаке (штат Нью-Йорк). В 1941 получил американское гражданство. Принимал участие в работах, проводившихся в рамках Манхэттенского проекта.
Основные работы посвящены ядерной физике и астрофизике. Открыл протон-протонный цикл термоядерных реакций (1938). Предложил шестиступенчатый углеродно-азотный цикл, позволяющий объяснить процесс протекания термоядерных реакций в массивных звёздах (1938, независимо от К. Вайцзеккера). Бете принадлежит формула для определения потерь энергии заряженной частицей, движущейся в веществе (1934). В 1947 году Бете объяснил лэмбовский сдвиг, введя в квантовую теорию радиационные поправки и положив начало теории перенормировок. В теории элементарных частиц широко применяется уравнение Бете — Солпитера (), описывающее систему двух взаимодействующих частиц (1951).
В 1929 году разработал квантовохимическую теорию кристаллического поля, в рассматривающую низшие по энергии состояния молекулы как состояния одного атома (иона), находящегося в электростатическом поле, созданном окружающими его атомами или ионами.
Ханс Бете — автор более 250 научных работ, в том числе соавтор (совместно с Эдвином Солпитером) до сих пор широко использующейся физиками книги «Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами» (М.: Физматлит, 1960; англ. Hans A. Bethe and Edwin E. Salpeter, Quantum mechanics of one- and two-electron atoms. — Berlin: Springer, 1957). В последние 20 лет жизни работал в основном в области физики нейтрино, в частности опубликовал серию работ, посвящённых проблеме дефицита солнечных нейтрино.
Лауреат ряда международных премий, в том числе: медали имени Макса Планка (1955), премии Энрико Ферми (1961), Нобелевской премии по физике (1967). Награждён Национальной научной медалью США (1975), Большой золотой медалью имени М. В. Ломоносова за выдающиеся достижения в области физики (1989), Золотой медалью Брюс (2001). В его честь назван астероид (30828 Бете).
