Vejen er opkaldt efter greve og minister Johan Hartvig Ernst Bernstorff (1712-1771).
Bernstorffvej hed tidligere Ordrupvej, men i midten af 1800-tallet fik den sit nuværende navn.
Bernstorffsvej blev anlagt i 1770 som forbindelsesvej til Bernstorff Slot.
Bernstorff var blandt foregangsmændene i 1700-tallets landboreformer, og gik selv i spidsen ved at i 1760’erne omfordele Bernstorffs Slots jord i Vangede, Ordrup og Gentofte og give bønderne ejendomsret til deres gårde.
Som en del af planen om omfordelingen var anlægget af en ny vej fra Lundehuset ved Lyngbyvej til Bernstorffs Slot. Flere af de udflyttede gårde kom til at ligge langs Bernstorffsvej, som den nye vej kaldtes. Det gjaldt f.eks. Lundegård, Rygård, Heslegård og Bjerregård.
Lundegård var ikke en almindelig bondegård, men ejet af borgerskabet og adelen. Gården er beskrevet i artiklen om Lundegårdsvej.
Også Heslegårds ejere kom udenfor bondestanden. I en periode var den forhenværende minister Frederik Julius Kaas og greve W. C. E. Sponneck.
Rygård var ejet af grev Bernstorff, men han skænkede gården til sin forvalter, Torkel Baden, som var en af hovedmændene bag landboreformerne både i Gentofte og i landet som helhed. Gården er nærmere beskrevet i artiklen om Rygårds Allé.
Gårdens hovedbygning på Bernstorffsvej 54 blev i 1930’erne ombygget til en privat skole for assumptionssøstrene under navnet Sankt MIchaels Stiftelse.
På grunden blev der desuden i 1948 bygget en fransksproget mellem- og realskole.
I dag bruges bygningen af Rygård International School.
I tilknytning til skolerne ligger Sankt Therese Kirke (herunder). Navnet er hentet fra Hellige Therese af Lisieux.
Kirken er opført i 1935 og tegnet af arkitekten Alfred Cock-Clausen (1886-1983), som også tegnede en del af skolen bygninger.
Ved siden af Rygård Skole ligger Hellerup Kirkegård.
På Bernstorffsvej 98, ved krydset med Kildegårdsvej, ligger stadig stuehuset til gården Helleruplund. Den hed oprindeligt Nordre Svejgård og var også af den gårde, der flyttede ud fra Gentofte landsby. Gårdens nuværende hovedbygning er opført omkring 1880.
Nordre Svejgård blev delt i to, og hvor Søndre Svejgård lå, ligger nu boligbebebyggelsen Svejgården.
Gården Helleruplund har givet navn til Helleruplund Kirke, der ligger på hjørnet af Sehestedvej.
Ved Bernstorffsvej Station går jernbanen over Bernstorffsvej på en viadukt. Den blev anlagt i 1921, for ikke at sinke sporvognstrafikken, når toget skulle passere.
Lige nord for Adolphsvej, blev der i 1927-1928 opført et rækkehusbyggeri på begge sider af vejen. Husene var tegnet af arkitekten Thorkild Henningsen (1884-1931).
På Maltegårdens grund, blev der i 1930’erne opført et nyt rådhus for Gentofte Kommune. Det afløste det ældre rådhus fra 1903, der lå på Rådhusvej.
Rådhuset blev tegnet af arkitekten Thorvald Jørgensen (1867-1946) i nyklassicistisk stil.
Foran rådhuset står et monument for frihedskampen i 2. Verdenskrig, udført af billedhuggeren Axel Poulsen.
Ved siden af rådhuset ligger Gentofte brandstation, som er opført i 1939. Den afløste den ældre station på Hellerupvej,