ElőszörBaeyer először [[matematika|matematikát]] és [[fizika|fizikát]] tanult Berlinben; 1856-tól kezdett el kémiával foglalkozni [[Heidelberg]]ben [[Robert Bunsen]] mellett. Miután 1858-ban ''cum laude'' minősítésű disszertációval (címe: ''De arsenicic cum methylio conjuntionibis'') befejezte tanulmányait, [[Friedrich Kekulé]] [[heidelberg]]i laboratóriumában kezdett dolgozni. 1860-ban egyetemi magántanári képesítés szerzett Berlinben és a berlini Gewerbeinstitut (ma Technische Universität Berlin) szerves kémia tanszékét vezette. 1866-ban a Berlini Humboldt Egyetemen (Humboldt-Universität zu Berlin) különleges professzori kinevezést kapott. 1872-ben a Strasbourgi Egyetem (Universität Straßburg) kémia professzoraként dolgozott. 1873-tól [[Justus von Liebig]] utóda lett a Müncheni egyetemen, ahol irányítása alatt egy új laboratórium épült. 1881-ben [[London]]ban a [[Royal Society]] [[Davy-érem]]mel tüntette ki, 1885-ben pedig a Bajor Királyság nemesi rangra emelte. 1903-ban Liebig-emlékérmet kapott a Német Kémiai Társaságtól.
