Grundherr von Bernsdorf war das Benediktinerkloster St. Marien in Chemnitz. Das Dorf wurde erstmals 1402 als „Beroldisdorf“ (Dorf eines Berold) urkundlich erwähnt. Eine weitere Nennung datiert auf das Jahr 1504 („Bernstorff“). Anfangs reichte der Bernsdorfer Flur fast bis an die Stadtmauern der Stadt Chemnitz, doch wurde der größte Teil Bernsdorfs 1402 vom Chemnitzer Kloster an den Rat der Stadt Chemnitz verkauft. Auf diesem Gelände entstand der Städtische Friedhof, später „(Alter)Johannisfriedhof“, heute „Park der Opfer des Faschismus“ genannt. Wie alle Klosterdörfer kam auch Bernsdorf, als das kleinste Klosterdorf (mit nur 148ha), 1548 an das Amt Chemnitz.

Ende des 19.Jahrhunderts vergrößerte sich die Einwohnerzahl Bernsdorfs durch den Zuzug von Chemnitzer Arbeitern, die in der nahen Stadt in Fabriken arbeiteten. Es entstanden ab 1928 Wohnsiedlungen (u.a. an der Wartburgstraße und 1930 der Robert-Straube-Hof an der Augsburger Straße) sowie Fabriken und Kleingartenanlagen, wodurch die ursprüngliche bäuerliche Bebauung fast vollständig verschwand. Nach der Grundsteinlegung für das „Institut für Mechanik der Akademie der Wissenschaften der DDR“ an der Reichenhainer Straße im Jahr 1985 entwickelte sich Bernsdorf zu einem Universitätsstandort. 1986 erhielt die Technische Hochschule den Status einer Technischen Universität.