Bay začínal vo filmovom priemysle ako stážista u Georgea Lucasa, keď mal pätnásť rokov a pripravoval storyboardy k filmu Dobyvatelia stratenej archy, o ktorom si myslel, že bude hrozný. Jeho názor sa zmenil po tom, čo ho videl v kine a táto skúsenosť naňho urobila taký dojem, že sa rozhodol stať sa filmovým režisérom. V roku 1986 ukončil štúdium na Wesleyanskej univerzite v odbore angličtina a film. Bol členom bratstva Psi Upsilon a obľúbeným študentom filmovej historičky Jeanine Basingerovej. V rámci postgraduálnej práce navštevoval Art Center College of Design v Pasadene, kde študoval aj film. []
Michael Bay začal pracovať v spoločnosti Propaganda Films, kde režíroval reklamy a hudobné videoklipy, dva týždne po ukončení postgraduálneho štúdia.[] Jeho 90-sekundovú reklamu na Coca-Colu inšpirovanú druhou svetovou vojnou prevzala spoločnosť Capitol Records. Jeho prvá národná reklama pre Červený kríž získala v roku 1992 cenu Clio.
Bayov úspech v hudobných videoklipoch si získal pozornosť producentov Jerryho Bruckheimera a Dona Simpsona, ktorí si ho vybrali ako režiséra svojho prvého celovečerného filmu Bad Boys. Film sa natáčal v Miami v roku 1994 a v hlavných úlohách sa objavili Will Smith a Martin Lawrence. Tento akčný film sa stal prelomovou úlohou pre Smitha, ktorý v tom čase prechádzal od televízie k filmu. Nakrúcanie v Miami bolo pre Baya, ktorý neskôr v tomto meste vlastnil dom a trávil tam veľa času, dobrou skúsenosťou. Film bol dokončený za 19 miliónov dolárov a v lete 1995 zarobil v pokladniciach pozoruhodných 141 miliónov dolárov. Bayov úspech viedol k silnému partnerstvu a priateľstvu s Jerrym Bruckheimerom.
Jeho ďalší film Skala (1996) bol akčným filmom odohrávajúcim sa na ostrove Alcatraz a v oblasti Sanfranciského zálivu. Zahrali si v ňom Sean Connery, Nicolas Cage a Ed Harris. Produkovali ho aj Jerry Bruckheimer a Don Simpson, z ktorých druhý zomrel päť mesiacov pred uvedením filmu. Film je mu venovaný. Connery a Cage získali v roku 1997 na MTV Movie Awards ocenenie "Najlepšia dvojica na plátne" a film bol nominovaný na Oscara v kategórii Najlepší zvukový počin za prácu Grega P. Russella, Kevina O'Connella a Keitha A. Westera.
V roku 1998 Bay opäť spolupracoval s Jerrym Bruckheimerom, tentoraz ako koproducent a režisér akčného dobrodružného filmu Armageddon. Vo filme o skupine drsných ropných vrtákov, ktorých NASA vyšle, aby odvrátili asteroid od kolízneho kurzu so Zemou, si zahrali Bruce Willis, Billy Bob Thornton, Ben Affleck a Liv Tyler. Na 71. ročníku udeľovania Oscarov bol film nominovaný na 4 Oscary vrátane cien za najlepší zvuk, najlepšie vizuálne efekty, najlepší strih zvuku a najlepšiu pôvodnú pieseň. Film zarobil v deň premiéry 9,6 milióna dolárov a počas prvého víkendu celkovo 36,5 milióna. Rozpočet produkcie, 140 miliónov dolárov, bol jedným z najvyšších v lete 1998. Armageddon potom celosvetovo zarobil viac ako 553 miliónov dolárov.
Neskoršia kariéra
V roku 2001 Bay režíroval film Pearl Harbor. Hrali v ňom Ben Affleck, Josh Hartnett, Kate Beckinsale a Cuba Gooding, Jr. Film bol uvedený do kín počas víkendu Memorial Day v roku 2001. Bay film opäť produkoval spolu s Jerrym Bruckheimerom. Film získal štyri nominácie na Oscara, vrátane nominácie za najlepší zvuk, najlepšie vizuálne efekty, najlepší strih zvuku a najlepšiu pieseň. Kevin O'Connell opäť získal ďalšiu nomináciu za najlepší zvuk, ale nezískal ju. Pearl Harbor zvíťazil v kategórii za strih zvuku. Michael Bay režíroval aj videoklip k nominovanej skladbe There You'll Be od speváčky Faith Hill.[] Napriek všetkým kritikám, ktoré Michael Bay prostredníctvom filmu dostal, zostal Pearl Harbor stagnovať v rebríčku hlavných trhákov, pretože obsahoval zápletku, s ktorou sa diváci, najmä mladí diváci, môžu stotožniť, a špeciálne efekty, vďaka ktorým bol film veľmi realistický.
Bay sa opäť spojil s Willom Smithom a Martinom Lawrenceom vo filme Bad Boys II, ktorý zároveň znamenal Bayovu piatu spoluprácu s Jerrym Bruckheimerom. Film zarobil 138 miliónov dolárov na domácom trhu, čo stačilo na pokrytie produkčného rozpočtu, a 273 miliónov dolárov celosvetovo, čo je takmer dvakrát viac ako prvý film.
V roku 2005 Bay režíroval vedecko-fantastický film Ostrov s Ewanom McGregorom a Scarlett Johansson v hlavných úlohách. Bol to prvý film, ktorý Michael Bay nakrútil bez Jerryho Bruckheimera. Produkcia filmu Ostrov stála 126 miliónov dolárov. Na domácom trhu zarobil 46 miliónov dolárov a celosvetovo 172 miliónov dolárov. Bay uviedol, že mu nevyhovovala domáca marketingová kampaň, pretože mátala divákov, pokiaľ ide o skutočný predmet filmu.
V roku 2007 režíroval a spolu so Stevenom Spielbergom produkoval Transformers, hraný film na motívy série Transformers. Film bol uvedený do kín v USA a Kanade 3. júla 2007, pričom predpremiéry sa konali 2. júla o 20.00 h. Predpremiéry zarobili 8,8 milióna dolárov a v prvý deň všeobecného uvedenia zarobil 27,8 milióna dolárov, čo bol rekord v utorkovej návštevnosti kín.[] Prekonal tak rekord, ktorý držal Spider-Man 2 za najväčší zisk zo 4. júla, keď zarobil 29 miliónov dolárov. Počas otváracieho víkendu Transformers utŕžil 70,5 milióna dolárov, čo predstavuje 155,4 milióna dolárov za otvárací týždeň, čím sa stal rekordom pre najväčší otvárací týždeň pre film, ktorý nie je pokračovaním.[] Od novembra 2007 zarobil film na domácom trhu viac ako 319 miliónov dolárov a celosvetovo vyše 708 miliónov dolárov.
Bay sa vrátil ako režisér a výkonný producent filmu Transformers: Pomsta padlých, ktorý bol uvedený do kín 24. júna 2009 a celosvetovo zarobil viac ako 832 miliónov dolárov. Hoci sa film stretol s prevažne negatívnymi kritikami kritikov, vrátane agresívne kritických recenzií amerických filmových kritikov, ako sú Roger Ebert, Michael Phillips a David Denby (ktorý označil Baya za "ohromujúco, takmer zlomyseľne netalentovaného"), film bol dobre prijatý cieľovým publikom a stal sa jedným z najvýnosnejších filmov roku 2009. V roku 2010 si vyslúžil sedem nominácií na Zlatú malinu a tri získal: Najhorší film, Najhoršia réžia a Najhorší scenár.
Bay režíroval Transformers: Dark of the Moon, ktorý vyšiel 28. júna 2011. Možno bude režírovať pokračovanie série Bad Boys alebo "malý" film, ktorý pripravuje už roky, s predbežným názvom Pain & Gain. Skutočný kriminálny príbeh, založený na udalostiach opísaných v článku Peta Collinsa v denníku Miami Herald, sa týka skupiny neohrabaných kulturistov, ktorí spoločne spáchajú lúpež.
Bay produkoval film I Am Number Four spoločnosti DreamWorks, ktorý vznikol na základe série románov od Pittacusa Lorea vydaných vydavateľstvom HarperCollins Children's Books. D. J. Caruso (Eagle Eye, Disturbia) režíroval.
