Bagnold se narodil v Lee v jižním Londýně a vystudoval na Charterhouse School a Královské vojenské akademii ve Woolwichi. V roce 1915 byl zařazen do Royal Engineers a během 1. světové války sloužil ve Francii. Po válce byl přidělen k egyptské armádě a sloužil v Egyptě a Súdánu. V roce 1931 vydal The Physics of Flow Sand and Desert Dunes, která se stala klasickou prací na poli pouštní geomorfologie.
Během druhé světové války sloužil Bagnold v severní Africe a Itálii a byl vyznamenán Řádem za vynikající službu a Řádem Britského impéria. V roce 1941 byl také zvolen členem Královské společnosti.
Po válce se Bagnold vrátil do Egypta a pokračoval ve výzkumu pouštních dun. Napsal také řadu knih o svých zážitcích v poušti, včetně Libyan Sands (1935), The Nature of Desert Warfare (1941) a A Pilgrimage to Mecca (1933).
Bagnold zemřel v Sevenoaks v Kentu v roce 1990 ve věku 93 let. Je považován za jednoho z nejvlivnějších pouštních geomorfologů 20. století.
Kromě své práce na pouštních dunách přispěl Bagnold také do oblasti mechaniky půdy, mechaniky tekutin a vojenského inženýrství. Byl plodným autorem a přednášejícím a jeho práce měla trvalý dopad na studium pouští a vývoj vojenské taktiky.