После Февральской революции 1917 г. — член редакции «Известий Петроградского Совета» (до мая 1917 г.), позднее редактировал «Рабочий и солдат», активно участвовал в Октябрьском вооруженном восстании, после Октябрьской социалистической революции -управляющий делами Совнаркома (до октября 1920 г.), далее на журналистской и научной работе, автор воспоминаний о В.И. Ленине, которые создавали ложный образ вождя, а также работ по истории Октябрьской рев. и первых лет Сов. власти, брат генерала М.Д. Бонч-Бруевича.
Окончил в Курске землемерное училище (1892). С 1895 член социал-демократического московского «Рабочего союза». С 1896 в эмиграции, занимался издатательской деятельностью, изучал вопросы религиозного сектантства. Сотрудник газ. «Искра». После 2-го съезда РСДРП (1903). Участник Революции 1905-1907 (Петербург). В 1883 поступил в Константиновский межевой ин-т, но за участие в рев. движении в 1889 был исключен и выслан в Курск. В 1890-1892 учился в Курском землемерном уч-ще и занимался самообразованием. В 1892 вернулся в Москву, где добровольно принял участие в ликвидации холерной эпидемии, что позволило ему проходить на любые заводы и в учреждения, знакомился с нелегалами и распространял парт. лит-ру. «Так постепенно с 1892 по 1895 г. я сделался не только приверженцем теоретического марксизма, — вспоминал Бонч-Бруевич, — но и социал-демократом-практиком».
Работал в издательстве П.К. Прянишникова редактором. В 1894 познакомился с В. И. Лениным. В 1896 выехал в Цюрих для связи с группой «Освобождение труда» и стал политэмигрантом. Учился в Цюрихском ун-те на ф-те естественных наук; изучал общественно-религиозные движения в России; сотрудничал в заграничных изданиях, в т.ч. в ленинской «Искре»; руководил заграничной парт. техникой (типографией, паспортным бюро, пересылкой лит-ры и др.). Был организатором библиотеки и архива ЦК. В 1905 нелегально вернулся в Россию, где устанавливал связи с парт. комитетами, участвовал в переброске оружия и организации большевистских газет и издательства «Вперед». В 1907 был арестован, -но в том же году освобожден и продолжил парт. работу. Сотрудничал в большевистской «Правде». Подвергался краткосрочным арестам, не имевшим последствий.
В 1909-1918 руководил легальным культурно-просветительским издательством «Жизнь и знание» (Петербург), в 1910-1914 сотрудник большевистских газет «Звезда», «Правда», ж. «Просвещение».
В Февральскую революцию 1917 выступал на рабочих собраниях в Петрограде, вёл революционную пропаганду среди солдат запасных батальонов Преображенского и Волынского гвардейских пехотных полков. 27 февраля избран делегатом Петросовета, член его большевистской фракции. Вечером 27 февраля как уполномоченный Петросовета с отрядом солдат-преображенцев и польских революционеров занял типографию газ. «Копейка», где организовал выпуск газ. «Известия Петроградского Совета РСД» член редакции газеты. Автор опубликованных в № 1 «Известий» (28 февр.) обращений «К народу!», «К солдатам!» и воззвания «Не допускайте грабежей»; в приложении к № 1 «Известий» и в виде прокламации напечатал Манифест ЦК РСДРП(б) «Ко всем гражданам России!». Сотрудничал в газ. «Правда». Автор напечатанной 17 апреля в «Известиях» передовой статьи «Чего они хотят?», в которой выступил против травли В.И. Ленина и др. большевиков за то, что из эмиграции они возвращались через Германию. В мае, после поддержки Петросоветом Временного правительства по вопросу о продолжении войны, вышел из редакции «Известий». В изд-ве «Жизнь и знание» организовал выход книги Ленина «Империализм как высшая стадия капитализма». 29 июня — 4 июля на даче Бонч-Бруевича в д. Нейвола (близ ж.-д. ст. Мустамяки) был Ленин, проводились парт. совещания. В июне — июле подготовил к изданию работу Ленина «Политические партии в России и задачи пролетариата». В августе А.Ф. Керенский отдал приказ об аресте Бонч-Бруевича и он перешёл на нелегальное положение. По заданию ЦК РСДРП(б) вёл подготовку вооруженного восстания. В начале октября большевистская фракция Петросовета возложила на Бонч-Бруевича организацию изд-ва, затем ЦК РСДРП(б) поручил создать вечернюю газету.
В дни Октябрьского вооруженного восстания был комендантом р-на Смольный — Таврический дворец (до марта 1918), организовал охрану Смольного. В качестве заведующего технической организацией издательства Петросовета на рассвете 25 октября по заданию Петроградского ВРК установил цензуру в редакции «Известий», запретил публиковать приказы штаба Петроградского ВО и Временного правительства. В полдень 25 октября опубликовал в газете «Рабочий и Солдат» обращение Петроградского ВРК «К гражданам России!», затем выпустил его отдельной листовкой. Днём 26 октября обеспечил во всех типографиях города печатание Декрета о земле. 27 октября назначен помощником начальника штаба Петроградского ВРК и руководителем издат. отдела. Вечером 28 октября организовал подвоз пушек и снарядов под Пулково, где шло наступление войск А.Ф. Керенского — П.Н. Краснова.
С ноября управделами СНК (до октября 1920). С начале декабря возглавлял (до марта 1918) Комитет по борьбе с погромами, участвовал в операциях по пресечению пьяных погромов и подавлению очагов сопротивления Советской власти. Продолжал работу в газетах «Известия» и «Рабочий и Солдат». 14 декабря один из руководителей национализации частных банков.
В 1918 руководил переездом Сов. правительства в Москву. Участвовал в подавлении восстания левых эсеров. В последующие годы работал в основном в области культуры. Был одним из создателей Лит. музея в Москве (1933), входила редакционные комитеты по изданию полных собраний сочинений Л. Н. Толстого и А. С. Пушкина. Являлся организатором научно-исследовательской работы по истории религии и атеизма. Перу Бонч-Бруевича принадлежит множество статей по истории рус. православной церкви. Им составлена картотека (около 250 тыс. названий) по истории рус. общественно-религиозных движений.
С марта 1918 зам. пред. Совета врачебных коллегий. В 1919 пред. Комитета по сооружению санитарно-пропускных пунктов на московских вокзалах, пред. Особого комитета по восстановлению водопровода и канализации Москвы. В 1920-29 организатор и руководитель опытного совхоза «Лесные поляны» под Москвой, продукция которого прежде всего направлялась руководителям партии и правительства. В 1918-19 руководитель издательства ЦК РКП(б) «Коммунист». С 1920 занимался научной и журналистской работой. С 1933 директор Государственного литературного музея (Москва).
С 1945 директор Музея истории религии и атеизма АН СССР (Ленинград). Автор большого числа работ по истории партии, а также по вопросам сектантства. Написал огромное количество воспоминаний о В.И. Ленине, которые создавали абсолютно ложный и приукрашенный образ вождя. Его воспоминания, как полностью отвечавшие задачам коммунистической пропаганды, были признаны в СССР классическими.
Его брат — Михаил Дмитриевич (24.2.1870 — 3.8.1956), генерал-майор, занимал высокие посты в Красной армии во время Гражданской войны. Бонч-Бруевич был женат на Анне Семеновне Тинкер (1886-1956), которая в первом браке была за Соломоном Исаевичем Черномордиком (1880-1943), основателем и первым директором Музея Революции.
Именно Бонч-Бруевич заложил основы научного понимания религиозно-общественных движений в России, объяснил многообразие и смену сектантских течений как отражение различных классовых и политических интересов их последователей. Вместо господствовавшего тогда деления сект на мистические и рационалистические Бонч-Бруевич предложил деление на «свободомыслящих» (хлысты, духоборы, молокане, малеванцы, иеговисты-ильинцы) и «евангеликов» (баптисты, или староштундисты, пашковцы, редстокисты). Эта классификация стала шагом вперед в научном понимании сектантства, предвосхитила принятую ныне в науке классификацию на дореформенное (русское) сектантство, возникшее в результате совершавшихся в стране реформационных процессов, и сектантство пореформенное (западное) — представляющее собой постепенно складывающиеся протестантские церкви западноевропейского образца. С 1908 года до Февральской революции Бонч-Бруевич опубликовал 6 томов «Материалов по истории религиозно-общественных движений в России».