Urodzony w Lee w południowym Londynie Bagnold kształcił się w Charterhouse School i Królewskiej Akademii Wojskowej w Woolwich. W 1915 roku został powołany do Królewskiej Służby Inżynierów i służył we Francji podczas I wojny światowej. Po wojnie został oddelegowany do armii egipskiej i służył w Egipcie i Sudanie. W 1931 roku opublikował Fizykę dmuchanego piasku i pustynnych wydm, która stała się klasycznym dziełem z zakresu geomorfologii pustyń.
Podczas II wojny światowej Bagnold służył w Afryce Północnej i we Włoszech i został odznaczony Orderem Wybitnej Służby oraz Orderem Imperium Brytyjskiego. W 1941 roku został także wybrany na członka Towarzystwa Królewskiego.
Po wojnie Bagnold wrócił do Egiptu i kontynuował badania na pustynnych wydmach. Napisał także wiele książek o swoich doświadczeniach na pustyni, w tym Libyan Sands (1935), The Nature of Desert Warfare (1941) i A Pilgrimage to Mekka (1933).
Bagnold zmarł w Sevenoaks w hrabstwie Kent w 1990 roku w wieku 93 lat. Uważany jest za jednego z najbardziej wpływowych geomorfologów pustynnych XX wieku.
Oprócz pracy nad pustynnymi wydmami Bagnold wniósł także wkład w dziedziny mechaniki gleby, mechaniki płynów i inżynierii wojskowej. Był płodnym autorem i wykładowcą, a jego prace wywarły trwały wpływ na badania pustyń i rozwój taktyki wojskowej.