Bayer AG была основана в Бармене (на данный момент — часть Вупперталя, Германия) в 1863 году Фридрихом Байером и его партнером, Иоганном Фридрихом Вескоттом.

Первым значительным продуктом компании была ацетилсалициловая кислота (впервые открытая французским химиком Шарлем Жераром в 1852 году) — модификация салициловой кислоты или салицила, народного лекарства, которое извлекали из коры ивы. К 1899 году «Аспирин» был зарегистрированным товарным знаком, под которым Bayer продавала ацетилсалициловую кислоту по всему миру, но из-за конфискации Соединенными Штатами активов и торговых марок Bayer во время Первой мировой войны и последующего распространения названия на все марки вещества, «Аспирин» потерял статус товарного знака в США, Франции и Соединенном Королевстве. Сейчас это название широко используется в США, Великобритании и Франции для названия вещества, выпускаемого любыми брендами. Тем не менее, в других странах (их более 80), включая Канаду, Мексику, Германию и Швейцарию, «Аспирин» до сих пор является зарегистрированной торговой маркой Bayer.

В 1904 году логотипом компании Bayer стал знаменитый крест. Поскольку байеровский аспирин распространялся только фармацевтами и врачами и компания не могла использовать собственную упаковку, крест печатался на таблетках, чтобы потребители могли связать название компании с аспирином.

Активы компании Bayer, включая права на название компании и торговые марки, были конфискованы как часть репараций после Первой мировой войны Соединенными Штатами, Канадой и некоторыми другими странами. В США и Канаде байеровские активы и торговые марки перешли к Sterling Drug, предшественнику Sterling Winthrop.

Компания Bayer затем стала частью IG Farben, конгломерата немецких компаний химической промышленности, который сформировал финансовое ядро немецкого нацистского режима. IG Farben владел 42,5 % акций компании, которая производила Циклон Б[5] — соединение, использовавшееся в газовых камерах Аушвица (Освенцима) и других лагерей смерти. В течение Второй мировой войны компания активно использовала рабский труд заключённых больших трудовых лагерей, особенно филиалов концлагеря Маутхаузен[6]. Также во время войны компания Байер заказывала в концентрационных лагерях узников для проведения опытов, часто со смертельными исходами[7]. На женщинах еврейского происхождения проводили испытания неизвестных гормональных препаратов[8]. Когда союзники разделили IG Farben после Второй мировой войны за участие в организованных военных преступлениях нацистов, Bayer возродилась как независимое предприятие. Директор Bayer Фриц тер Меер, приговоренный к семи годам тюрьмы Нюрнбергским трибуналом, стал главой наблюдательного совета Bayer в 1956 после своего выхода на свободу[9].

В 1978 году Bayer выкупила Miles Laboratories и её подконтрольные компании Miles Canada и Cutter Laboratories (наряду с линейкой продуктов, включавшей «Алка-Зельтцер», «флинстоновские жевательные витамины», витамины «One-a-Day» и репеллент насекомых «Cutter»). В 1994 году Bayer AG купила дилерскую сеть Sterling Winthrop у компании SmithKline Beecham и слила её с Miles Laboratories, таким образом возвратив себе права на название «Bayer» и свой логотип на территории США и Канады, а также вновь завладела торговой маркой «Аспирин» в Канаде.

2 ноября 2010 года Bayer AG подписала соглашение о покупке расположенной в Окленде ветеринарной компании Bomac Group. Финансовая информация не была опубликована из-за обязательств о неразглашении

В июне 2018 года Bayer завершает сделку по приобретению 100% акций лидирующей в области биотехнологии растений компании Monsanto. Стоимость крупнейшего в истории агропромышленной отрасли слияния составила $63,5 млрд