A zene szeretetét édesanyjától örökölte, aki szívesen ült le otthon a zongorához, az ő ösztönzésére kezdett tízévesen hegedülni. A hangszert csak évekkel később szerette meg, amikor tizenhét évesen egy beteg társa helyére beugrott egy vonósnégyesbe. Mivel a matematikához is volt vonzalma és tehetsége, mérnök apja példáját követve a Műegyetem gépészmérnöki karára iratkozott be. Ám hamarosan zeneszeretete kerekedett benne felül, s „átigazolt” a Zeneakadémiára. Abban az évben brácsaszak nem indult, ezért a zeneszerzés szakra iratkozott be, s még hallgatóként szervezett Bakonybélen kórust egy cserkészcsapat tagjaiból. 1925-ben Kodály Zoltán legendás osztályának tagjaként végzett, vizsgaműve egy vonósnégyes volt.
Ezer éve Európához tartozunk. Ha nem akarjuk, hogy ezt kétségbe vonják, magunkévá kell tennünk a nyugat-európai zenei hagyomány minden értékét. Nekünk azonban nemcsak európai, hanem egyben magyar zenészeket kell nevelnünk. Ezért a magunk külön zenei szentkönyvét is meg kell ismerniök és magukba szívniok. Értem a régi népzene kincseit. Csak az európai és magyar hagyomány egybeolvasztása hozhat létre olyan eredményt, amely a magyarság számára is jelent valamit.
A zeneszerző növendékeket, különösen míg kezdők, nem terhelem túlságosan népzenével. Nem akarok mesterségesen „nemzeti zeneszerzőket" tenyészteni. Ha nem húzok rájuk magyar egyenruhát, akkor német, vagy más idegent sem szabad rájuk húznom.
A magyar zenét nem mi találtuk ki. Megvan az már ezer éve. Mi csak ápolni, őrizni akarjuk a régi kincset, és ha olykor megadatik nekünk, gyarapítani.
(Bárdos Lajos írása a Budapesti Hírlapban, 1925.)
Diplomásként rövid ideig némafilmekhez adott hegedűkíséretet a moziban, és kottákat másolt. Zenepedagógiai munkáját egykori középiskolájában, az Attila utcai gimnáziumban kezdte, ahol saját módszert kifejlesztve - a tankönyvet mellőzve - népdalok és kánonok éneklésével próbálta a diákok érdeklődését felkelteni a muzsika iránt. Emellett vezette az első magyar oratóriumkórust, a Palestrina Kórust és a városmajori templom Cecília Kórusát (1941-ben ezek egyesüléséből alakult a Budapest Kórus), 1942 és 1962 között a Mátyás-templom karnagya volt. Kórusaival korábban itthon nem énekelt zeneműveket (Josquin de Prez műveit, Honegger Dávid királyát, Sztravinszkij Zsoltárszimfóniáját), Liszt miséit, Kodály Budavári Te Deumját, valamint kortárs zeneműveket adtak elő.
1928-tól oktatott a Zeneakadémián, 1949-es megszűnéséig az egyházzenei szak tanszékvezetője volt, emellett tanított a középiskolai énektanár és karvezető, a zenetudományi, a zeneszerző tanszakon, oktatott összhangzattant, magyar népzenét és kóruszenét, partitúraolvasást, kargyakorlatot és prozódiát, több tárgyat Magyarországon elsőként, saját maga által kidolgozott tananyag alapján.
Zeneszerzői, zenetudósi, zenepedagógusi és karnagyi „énjéből” az utolsót szerette legjobban, szívügyének tekintette a kóruskultúra fejlesztését.
„Tragédiája ennek a munkának, hogy elröppen. Abban a pillanatban, azokban a percekben ott él valami, az énekkarról mint parabolatükörből sugárzik a közönségre – és három perc múlva vége. Úgy érzem, ott éltem a zenét” – mondta erről Bárdos.
Ittzés Mihály úgy fogalmazott a zeneszerzőről: „A tudatosság és az ihlet kart karba öltve jár Bárdos zeneköltői világában.”
1931-ben egyik alapítója volt a Magyar Kórus című folyóiratnak, amelyet 1950-ig szerkesztett is. Ő szervezte meg az országossá terebélyesedett Éneklő Ifjúság mozgalmat, először 1934-ben nyolc iskola énekelt együtt a Zeneakadémián. A versenyszerű minősítés helyett a zene szeretetét és az együtténeklés örömét fontosnak tartó mozgalmat Kodály több művével is megajándékozta.
Bárdos Lajos zeneszerzőként is elsősorban kórusműveket írt (ebbéli tevékenységében példaképének Palestrinát és Kodályt tekintette), köztük több – magyar, illetve latin nyelvű – egyházi jellegűt, miséket és himnuszokat (egyik miséje zenei anyagát Liszt Koronázási miséje ihlette). Legnépszerűbb egyházi műve a Libera me, amelyet eredetileg Dienes Valéria mozgásszínházához írt, emellett feldolgozta költők verseit is. Zenetudományi munkásságát elméleti írások, s elsősorban Bartók-, Kodály- és Liszt-tanulmányok jelentik.
Munkásságát 1953-ban Erkel Ferenc-díjjal ismerték el, egy évvel később érdemes művészi címmel tüntették ki, 1955-ben Kossuth-díjat kapott, 1970-ben kiváló művész lett, 1984-ben Bartók-Pásztory-díjban, 1999-ben posztumusz Magyar Örökség díjban részesült. 1948-ban a Szent Gergely Lovagrend kitüntetését vehette át XII. Pius pápától. Feleségével tizenegy gyermeket neveltek fel.
Kétszer kapott infarktust, mindkétszer vezénylés közben, ezért 1962-ben e tevékenységtől, négy évvel később a tanítástól is visszavonult, zenetörténeti, stilisztikai, karvezetési és énekpedagógiai előadásokat azonban szinte élete végéig tartott országszerte.
Bárdos Lajos 1986. november 18-án halt meg Budapesten. Emlékét őrzi az 1987-ben megalakult, róla elnevezett társaság, több iskola viseli nevét, a hazai kóruskultúra fontos eseménye a nevét viselő zenei hetek. 2002-ben egykori Margit körúti lakóházában múzeuma nyílt. 2009-ben Ittzés Mihály zenepedagógus írt róla kismonográfiát, 2018-ban jelent meg Brückner Huba Egyenes úton - Bárdos Lajos élete című kötete.