Bodenstein blev professor i Hannover 1908 och i Berlin 1923. Bodenstein är främst berömd för sina banbrytande kinetiska studier av gasreaktioner, särskilt bildningen av väteklorid ur klorgas och vätgas (klorknallgas) under inverkan av ljus. Han införde begreppet kedjereaktion och öppnade därmed vägen till förståelse av reaktionsmekanismen vid de flesta förbränningar