Боунстелл родился в Сан-Франциско, Калифорния. Его 1-ая астрономическая картина была сотворена в 1905 году. Лицезрев Сатурн через 12-дюймовый (300 мм) телескоп в обсерватории Сан-Хосе, он ринулся домой, чтоб нарисовать то, что увидел. Картина была уничтожена в огне из-за землетрясения 1906 года. Меж 1915 и 1918 он выставлял литографии на 4-й и 7-й каждогодних выставках Калифорнийского общества гравёров (сейчас Калифорнийское общество печатников в Сан-Франциско).
Боунстелл изучал архитектуру в Колумбийском институте в Нью-Йорке. Бросив его на 3-ем курсе, он начал работать в качестве визуализатора и дизайнера в нескольких ведущих строительных фирмах тех пор. Работая совместно с Уильямом ван Аленом, он и Уоррен Стратон разработали фасад в стиле ар-деко Крайслер-билдинг, также его соответствующие скульптуры орлов. Тогда же он разрабатывал дизайн монумента Плимутского камня, строения Верховного суда США, ещё нескольких офисных и жилых построек в Нью-Йорке и капитолиев нескольких штатов.
Возвратившись назад на Западное побережье, он участвовал в иллюстрировании основного инженерного проекта для моста Золотые Ворота. Когда из-за Величавой депрессии в Соединённых Штатах не нашлось работы в строительной сфере, Боунстелл отправился в Великобританию, где он отрисовывал строительные объекты для Illustrated London News. В конце 1930-х он переехал в Голливуд, где он работал (без упоминания в титрах) в качестве художника эффектов нескольких кинофильмов, в множестве которых «Горбун из Нотр-Дама» (1939), «Гражданин Кейн» (1941) и «Прекрасные Эмберсоны» (1942).
Публикации в журнальчикахБоунстелл скоро сообразил, что может соединить собственный опыт в моделировании и живописи со своим бессрочным энтузиазмом к астрономии. Результатом этого стала серия изображений Сатурна, наблюдаемого с поверхности нескольких его спутников, размещенная в Life в 1944 году. Ничего подобного публика не лицезрела ранее: они выглядели так, будто бы папарацци были высланы в космос. Его картина Сатурна, видимого с Титана, стала, пожалуй, самым известнейшим астрономическим пейзажем. Она была сотворена с внедрением глиняных моделей, фотографических трюков и разных техник живописи. В действительности Титан имеет плотный слой атмосферы, потому таковой вид Сатурна навряд ли вероятен по сути.
В предстоящем Боунстелл сделал ещё ряд схожих картин, размещенных в почти всех ведущих журнальчиках. Совместно с другими работами они в конечном итоге были собраны вкупе в книжке «The Conquest of Space» (1949), сделанной в соавторстве с Вилли Леем. Последним вкладом Боунстелла в Голливуде были эффекты и техно консультация бессчетных научно-фантастических кинофильмов Джорджа Пала, в том числе «Место предназначения — Луна», «Когда миры столкнутся», «Война миров». Начиная с октябрьского выпуска 1947 года Astounding Science Fiction, Боунстелл нарисовал более 60 изображений для обложек научно-фантастических журналов, сначала для Magazine of Fantasy & Science Fiction в 1950-70-е годы, также для бессчетных обложек книжек.
Когда Вернер фон Браун организовывал для Collier's Weekly симпозиум, посвящённый галлактическим полётам, он пригласил Боунстелла для иллюстрирования собственных концепций будущих смешных полётов. Тогда было продемонстрировано, что полёты в космос являются делом наиблежайшего грядущего и вероятны уже с внедрением технологий середины 1950-х.
Бонстелл погиб в 1986 году в Кармэле, Калифорния.