Ses travaux portent sur la scolarisation, la sociologie du corps, l'épistémologie des sciences sociales, la sociologie des sciences et des controverses[3],[4].
Il commence sa carrière en tant que professeur de philosophie dans l'enseignement secondaire.
Après l'obtention de son doctorat, il devient professeur de sociologie à l'Université de Toulouse Le Mirail, de 1982 à 1997. Il y dirige le CERS (Centre d'études et de recherches sociologiques) et l'école doctorale. En 1997, il rejoint l'Université de Paris Sorbonne, d'abord Paris V, puis Paris IV. De 1992 à 2000, il a été secrétaire général de l'Association internationale des sociologues de langue française (AISLF)[5], ainsi que secrétaire général de la revue "Les Cahiers Internationaux de Sociologie"[6],[7].
Spécialisé dans l'étude de la controverse scientifique, il développe un modèle d'analyse de la progression de la science fondé sur l'étude des moments critiques de débat, envisagé comme points de bascule dans l'évolution des connaissances.
Dans son ouvrage L'intelligence du social (1990), il explore les différents programmes d'explications en sciences humaines, qu'il nomme les schèmes d'intelligibilité. Il développe ainsi une typologie, le schème causal, le schème fonctionnel, le schème structural, le schème herméneutique, le schème actanciel, le schème dialectique, et réfléchit aux modalités d'articulation des schèmes entre eux[8]. Il promeut un « pluralisme explicatif sous contrainte », c'est-à-dire la mise en oeuvre d'une pluralité de description sociologique et la comparaison des systèmes explicatifs partant du postulat d'un monisme ontologique[9].
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« Présentation », Sociologie et sociétés, vol. 31, no 1, 1999, p. 3-10.
Épistémologie des sciences sociales : le problème des disciplines, organisé pour le groupe de travail Logique, méthodologie et théorie de la connaissance de l’AISLF par J.-M. Berthelot et G. Houle, avec le soutien des Universités de Montréal (Faculté des études supérieures) et de Toulouse Le-Mirail (Institut d’études doctorales), ainsi que celui du CNRS, de la Région Midi-Pyrénées et du Centre de Coopération Interuniversitaire Franco-Québécoise[10].
Sociologie, épistémologie d'une discipline, Textes fondamentaux, De Boeck, 2000. (ISBN978-2804128432)
Savoirs et savants. Les études sur la science en France, en collaboration avec Olivier Martin et Cécile Colinet, Paris, Presses universitaires de France, coll. « Science, histoire et société », 2005, 282 p.
↑« Jean-Michel Berthelot, sociologue », Le Monde.fr, (lire en ligne, consulté le )
↑Jochen Hoock, « Bernard Walliser (dir.) La cumulativité du savoir en sciences sociales. En hommage à Jean-Michel Berthelot
Paris, Éditions de l’EHESS, 2009, 384 p. », Annales. Histoire, Sciences Sociales, vol. 65, no 4, , p. 1033–1036 (ISSN0395-2649 et 1953-8146, DOI10.1017/s0395264900036854, lire en ligne, consulté le )
↑(en) Jean-Pierre Albert, « Jean-Michel Berthelot, Les vertus de l'incertitude. Le travail de l'analyse dans les sciences sociales, Paris, PUF, «Sociologie d'aujourd'hui», 1996, 271 p., index. », Annales. Histoire, Sciences Sociales, vol. 53, no 2, , p. 429–431 (ISSN0395-2649 et 1953-8146, DOI10.1017/S0395264900050903, lire en ligne, consulté le )
↑Marcel, Jean-Christophe, et Olivier Martin, « . « In memoriam Jean-Michel Berthelot (1945-2006) : sociologue et épistémologue des sciences sociales », », L'Année sociologique, vol. 56, no. 2,, , p. 247-249
↑Jean-Michel Berthelot, L'intelligence du social, Paris, Presses Universitaires de France, coll. Sociologie d'aujourd'hui, 1990, pp. 62-81.
↑Jean-Michel Berthelot, « Plaidoyer pour un pluralisme sous contraintes », Revue européenne des sciences sociales, vol. 41, no 126, , p. 35–49 (ISSN0048-8046, lire en ligne, consulté le )