Bay je pri petnajstih letih začel delati v filmski industriji pri Georgeu Lucasu, ko je pripravljal zgodbe za film Raiders of the Lost Ark, za katerega je mislil, da bo grozen. Njegovo mnenje se je spremenilo, ko si je film ogledal v kinu, in ta izkušnja ga je tako navdušila, da se je odločil postati filmski režiser. Leta 1986 je diplomiral na univerzi Wesleyan iz angleščine in filma. Bil je član bratovščine Psi Upsilon in najljubši učenec filmske zgodovinarke Jeanine Basinger. V okviru podiplomskega študija je obiskoval Art Center College of Design v Pasadeni, kjer je študiral tudi film. []
Michael Bay je dva tedna po končanem podiplomskem študiju začel delati pri družbi Propaganda Films, kjer je režiral reklame in glasbene videospote.[] Njegov 90-sekundni oglas za Coca-Colo, navdihnjen z drugo svetovno vojno, je prevzela založba Capitol Records. Njegov prvi nacionalni oglas za Rdeči križ je leta 1992 prejel nagrado Clio.
Bay je bil zaradi uspeha pri snemanju glasbenih videospotov deležen pozornosti producentov Jerryja Bruckheimerja in Dona Simpsona, ki sta ga izbrala za režiserja njegovega prvega celovečernega filma Bad Boys. Film je bil posnet v Miamiju leta 1994, v njem pa sta igrala Will Smith in Martin Lawrence. Akcijski film se je izkazal za prelomno vlogo za Smitha, ki se je v tistem času s televizije preusmeril na filmska platna. Snemanje v Miamiju je bila dobra izkušnja za Baya, ki je pozneje v tem mestu imel dom in tam preživel veliko časa. Film je bil dokončan za 19 milijonov dolarjev, poleti 1995 pa je v blagajnah zaslužil izjemnih 141 milijonov dolarjev. Bayev uspeh je pripeljal do močnega partnerstva in prijateljstva z Jerryjem Bruckheimerjem.
Njegov naslednji film, The Rock (1996), je bil akcijski film na otoku Alcatraz in v zalivu San Francisca. V njem so igrali Sean Connery, Nicolas Cage in Ed Harris. Film sta producirala tudi Jerry Bruckheimer in Don Simpson, slednji je umrl pet mesecev pred premiero filma. Film je posvečen njemu. Connery in Cage sta leta 1997 na podelitvi nagrad MTV Movie Awards prejela nagrado za najboljši duet na platnu, film pa je bil nominiran za oskarja v kategoriji najboljši dosežek na področju zvoka, za katerega so poskrbeli Greg P. Russell, Kevin O'Connell in Keith A. Wester.
Leta 1998 je Bay ponovno sodeloval z Jerryjem Bruckheimerjem, tokrat kot koproducent in režiser akcijske pustolovščine Armageddon. V filmu o skupini trdih naftnih vrtalcev, ki jih NASA pošlje, da asteroid odvrnejo od trka z Zemljo, so igrali Bruce Willis, Billy Bob Thornton, Ben Affleck in Liv Tyler. Film je bil na 71. podelitvi oskarjev nominiran za štiri oskarje, med drugim za najboljši zvok, najboljše vizualne učinke, najboljšo montažo zvoka in najboljšo izvirno pesem. Film je na dan premiere zaslužil 9,6 milijona dolarjev, v prvem vikendu pa skupaj 36,5 milijona. Proračun produkcije, 140 milijonov dolarjev, je bil eden najvišjih poleti 1998. Film Armageddon je po vsem svetu zaslužil več kot 553 milijonov dolarjev.
Poznejša kariera
Leta 2001 je Bay režiral film Pearl Harbor. V njem so igrali Ben Affleck, Josh Hartnett, Kate Beckinsale in Cuba Gooding, Jr. Film je bil predvajan ob koncu tedna ob dnevu spomina na mrtve leta 2001. Bay je film ponovno produciral skupaj z Jerryjem Bruckheimerjem. Film je prejel štiri nominacije za oskarja, med drugim za najboljši zvok, najboljše vizualne učinke, najboljšo montažo zvoka in najboljšo pesem. Kevin O'Connell je ponovno prejel še eno nominacijo za najboljši zvok, vendar ni zmagal. Film Pearl Harbor je zmagal v kategoriji za montažo zvoka. Michael Bay je režiral tudi videospot za nominirano skladbo "There You'll Be" vokalne izvajalke Faith Hill.[] Kljub vsem kritikam, ki jih je Michael Bay prejel s filmom, je Pearl Harbor ostal na seznamu največjih uspešnic, saj je imel zaplet, s katerim se gledalci, zlasti mladi, lahko poistovetijo, in posebne učinke, zaradi katerih je bil film zelo realističen.
Bay je ponovno sodeloval z Willom Smithom in Martinom Lawrenceom v filmu Bad Boys II, ki je hkrati pomenil Bayovo peto sodelovanje z Jerryjem Bruckheimerjem. Film je doma zaslužil 138 milijonov dolarjev, kar je zadostovalo za pokritje produkcijskega proračuna, po svetu pa 273 milijonov dolarjev, kar je skoraj dvakrat več kot prvi film.
Leta 2005 je Bay režiral znanstvenofantastični film Otok z Ewanom McGregorjem in Scarlett Johansson. To je bil prvi film, ki ga je Michael Bay posnel brez Jerryja Bruckheimerja. Produkcija filma Otok je stala 126 milijonov dolarjev. Na domačem trgu je zaslužil 46 milijonov dolarjev, po svetu pa 172 milijonov dolarjev. Bay je izjavil, da mu ni ustrezala domača marketinška kampanja, saj je gledalce zmedla glede prave teme filma.
Leta 2007 je skupaj s Stevenom Spielbergom režiral igrani film Transformerji, ki je temeljil na franšizi Transformerji. Film je v ZDA in Kanadi izšel 3. julija 2007, predpremierne projekcije ob 20.00 pa so bile 2. julija. Na predpremierah je zaslužil 8,8 milijona dolarjev, prvi dan predvajanja v splošnem kinematografu pa je zaslužil 27,8 milijona dolarjev, kar je bil rekord torkovega obiska blagajn.[] Z 29 milijoni dolarjev je podrl rekord, ki ga je imel Spider-Man 2 za največji zaslužek 4. julija. Ob otvoritvenem vikendu so Transformerji zaslužili 70,5 milijona dolarjev, kar pomeni 155,4 milijona dolarjev v otvoritvenem tednu, s čimer so dosegli rekord za največji otvoritveni teden za film brez nadaljevanja.[] Od novembra 2007 je film na domačem trgu zaslužil več kot 319 milijonov dolarjev, po svetu pa več kot 708 milijonov dolarjev.
Bay se je vrnil kot režiser in izvršni producent filma Transformerji: Revenge of the Fallen, ki je izšel 24. junija 2009 in po svetu zaslužil več kot 832 milijonov dolarjev. Čeprav je film prejel večinoma negativne kritike kritikov, vključno z agresivnimi kritikami ameriških filmskih kritikov, kot so Roger Ebert, Michael Phillips in David Denby (ki so Baya označili za "osupljivo, skoraj zlobno netalentiranega"), je bil film dobro sprejet pri ciljnem občinstvu in je bil eden najbolj dobičkonosnih filmov leta 2009. Leta 2010 si je prislužil sedem nominacij za nagrado zlata malina in tri osvojil: in sicer za najslabši film, najslabšega režiserja in najslabši scenarij.
Bay je režiral Transformerje: junija 2011, ki je izšel 28. junija 2011. Morda bo režiral nadaljevanje franšize Bad Boys ali "manjši" film, ki ga pripravlja že več let in se okvirno imenuje Pain & Gain. Resnična kriminalka, ki temelji na dogodkih, opisanih v članku Peta Collinsa v časopisu Miami Herald, govori o skupini nerodnih bodybuilderjev, ki sodelujejo pri ropu.
Bay je produciral DreamWorksov film I Am Number Four, posnet po seriji romanov Pittacusa Lora, ki so izšli pri založbi HarperCollins Children's Books. D. J. Caruso (Eagle Eye, Disturbia) je režiral.
