Album odniósł umiarkowany sukces artystyczny, jak i spotkał się ze względnym powodzeniem komercyjnym. Krytycy muzyczni docenili śmiałość Aguilery w eksperymentowaniu z gatunkami muzycznymi, dojrzałość wykonawczyni oraz jej wokal. Niektórzy z dziennikarzy negowali jednak inspirację piosenkarki twórczością artystów współpracujących z nią nad albumem. W Stanach Zjednoczonych Bionic zadebiutował na miejscu trzecim notowania Billboard 200, w ciągu pierwszego tygodnia od swojej premiery sprzedając się w nakładzie stu dziesięciu tysięcy kopii. Album okupował Top 10 list przebojów dookoła świata (między innymi w Australii, Brazylii, Japonii, Kanadzie i Niemczech), lecz szybko zniknął z większości zestawień. Zajął szczyt notowań w Wielkiej Brytanii, Korei Południowej czy Grecji. Z powodu niesatysfakcjonującej wytwórnię wydajności albumu na listach przebojów promocję Bionic przerwano w połowie czerwca 2010. Wiosną tego roku Aguilera promowała płytę przy pomocy występów w programach telewizyjnych (The Oprah Winfrey, American Idol, VH1 Storytellers). Pojawiła się także na 19. gali rozdania nagród MTV Movie Awards, podczas której zaprezentowała medley trzech pochodzących z albumu piosenek. Album wydał w sumie cztery single. Pierwszy z nich, „Not Myself Tonight”, zajmował pozycje w Top 40 list przebojów w większości krajów.