Bagnold sa narodil v Lee v južnom Londýne a študoval na Charterhouse School a Kráľovskej vojenskej akadémii vo Woolwichi. V roku 1915 bol poverený kráľovskými inžiniermi a počas 1. svetovej vojny slúžil vo Francúzsku. Po vojne bol vyslaný do egyptskej armády a slúžil v Egypte a Sudáne. V roku 1931 vydal knihu Fyzika fúkaného piesku a púštnych dún, ktorá sa stala klasickým dielom v oblasti púštnej geomorfológie.
Počas druhej svetovej vojny slúžil Bagnold v severnej Afrike a Taliansku a bol vyznamenaný Rádom za vynikajúce služby a Rádom Britského impéria. V roku 1941 bol tiež zvolený za člena Kráľovskej spoločnosti.
Po vojne sa Bagnold vrátil do Egypta a pokračoval vo výskume púštnych dún. Napísal aj niekoľko kníh o svojich zážitkoch v púšti, vrátane Líbyjských pieskov (1935), Povaha púštnej vojny (1941) a Púť do Mekky (1933).
Bagnold zomrel v Sevenoaks, Kent, v roku 1990 vo veku 93 rokov. Je považovaný za jedného z najvplyvnejších púštnych geomorfológov 20. storočia.
Okrem svojej práce na púštnych dunách Bagnold prispel aj do oblasti mechaniky pôdy, mechaniky tekutín a vojenského inžinierstva. Bol plodným autorom a lektorom a jeho práca mala trvalý vplyv na štúdium púští a vývoj vojenskej taktiky.