Orfeu Bertolami nasceu em São Paulo, Brasil, em 1959. Licenciado em Física pela Universidade de São Paulo em 1980, obteve o mestrado no Instituto de Física Teórica em São Paulo em 1983, o Grau Avançado em Matemática na Universidade de Cambridge em 1984 e o doutoramento em física teórica na Universidade de Oxford em 1987.

Desenvolveu actividades de investigação no Institut für Theoretische Physik em Heidelberg, na Alemanha, no Instituto de Física e Matemática de Lisboa, no Centro Europeu de Investigação Nuclear (CERN) em Genebra, na secção de Turim do Istituto Nazionale de Fisica Nucleare na Itália e na Universidade de Nova Iorque. É Professor Associado no Departamento de Física do Instituto Superior Técnico, onde leciona desde 1991. Obteve a Agregação pela Universidade Técnica de Lisboa em 1996.

Publicou mais de 130 artigos científicos, em livros, jornais, actas de conferências, revistas de divulgação e revistas especialisadas (mais de 80) nas áreas da astrofísica, cosmologia, gravitação clássica e quântica e em teorias de unificação das interacções fundamentais da natureza. Já apresentou cerca de duas dezenas de palestras convidadas em conferências internacionais e quase duas centenas de seminários especializados em universidades e centros de investigação na Europa, Rússia, Coreia, Japão, Brasil, Argentina e Estados Unidos.

Tem participado, desde 1990, em actividades de divulgação da ciência apresentando dezenas de palestras sobre temas como a unificação das interacções fundamentais da natureza, o Big Bang, explosões de raios gama, a origem da vida no Universo, o planeta Marte, a hipótese do controle da gravidade, ciência e literatura, a teoria das cordas quânticas, e em 2005, sobre a vida e a obra de Albert Einstein e a cosmologia do século XXI.

Foi galardoado com o terceiro prémio da Gravity Research Foundation dos Estados Unidos em 1999, com menções honrosas da mesma institutição em 1995, 1997, 2001 e 2003, e com o Prémio União Latina de Ciência em 2001. Colabora em projectos europeus dedicados ao estudo de problemas relativos à física da matéria escura e da energia escura, com a Agência Espacial Europeia e com o Jet Propulsion Laboratory da NASA na Califórnia. É membro do Conselho Consultivo para o Espaço do Gabinete de Relações Internacionais da Ciência e do Ensino Superior do Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior.

É casado, tem uma filha e vive em Portugal desde 1989.