Öğrenimini Tübingen Üniversitesi’nde tamamladı. 1930’da Marburg Üniversitesi’nde doktora yaptı. Aynı yıl Frankfurt’ta Roma Germen Kurulu’nda çalışmaya başladı. 1931-33 arasında Kahire’deki Alman Arkeoloji Enstitüsü’nde görev yaptı. Mısır ve Anadolu’da kazılara katıldı. 1938-44 arasında İstanbul’daki Alman Arkeoloji Enstitüsü’nde yönetici olarak. çalıştı. 1946’dan 1953’e değin Tübingen Universitesi’nde ve 1951’den başlayarak İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi’nde yeni kurulan Prehistorya Bölümü’nde öğretim üyesi olarak ders verdi. 1954’te yeniden İstanbul Alman Arkeoloji Enstitüsü yöneticisi oldu.1960’ta bu enstitünün Berlin’deki merkezinin başkanlığına getirildi.)972’de emekli olduktan sonra Tübingen Üniversitesi’nde bir süre daha ders verdi.
Bittel, Londra’daki Kraliyet Akademisi, Cambridge’deki Prehistorya Derneği, Dublin’deki ırlanda Kraliyet Akademisi, Arkeoloji Enstitüsü, Amerikan Arkeoloji Enstitüsü ve Türk Tarih Kurumu gibi bilimsel araştırma kuruluşlarının da üyesidir.
Almanya ve Mısır’daki araştırmalanyla Tarihöncesi konusunda uzmanlaşan Bittel, Orta Anadolu’daki bu dönem kültürlerinin saptanmasına önemli katkılarda bulunmuştur.