Bay aloitti elokuvateollisuudessa harjoittelemalla George Lucasin luona viisitoistavuotiaana, kun hän viilasi Raiders of the Lost Ark -elokuvan juonipapereita, josta hänen mielestään tulisi kauhea. Hänen mielipiteensä muuttui nähtyään elokuvan teatterissa, ja kokemus teki häneen niin suuren vaikutuksen, että hän päätti ryhtyä elokuvaohjaajaksi. Hän valmistui Wesleyanin yliopistosta vuonna 1986 pääaineenaan englanti ja elokuva. Hän oli Psi Upsilon -veljeskunnan jäsen ja elokuvahistorioitsija Jeanine Basingerin suosikkioppilas. Jatko-opintojaan hän suoritti Art Center College of Designissa Pasadenassa, jossa hän opiskeli myös elokuvaa. []
Michael Bay aloitti työskentelyn Propaganda Filmsillä, jossa hän ohjasi mainoksia ja musiikkivideoita, kaksi viikkoa sen jälkeen, kun hän oli suorittanut jatkotutkintonsa.[] Hänen toisen maailmansodan inspiroima 90 sekunnin pituinen Coca-Cola-mainoksensa otettiin Capitol Recordsin ohjelmistoon. Hänen ensimmäinen kansallinen mainoksensa Punaiselle Ristille voitti Clio-palkinnon vuonna 1992.
Bayn menestys musiikkivideoissa kiinnitti tuottajien Jerry Bruckheimerin ja Don Simpsonin huomion, jotka valitsivat hänet ohjaamaan ensimmäisen pitkän elokuvansa Bad Boys. Elokuva kuvattiin Miamissa vuonna 1994, ja siinä näyttelivät Will Smith ja Martin Lawrence. Toimintaelokuva osoittautui läpimurtorooliksi Smithille, joka oli tuolloin siirtymässä televisiosta elokuviin. Kuvaukset Miamissa olivat hyvä kokemus Baylle, joka myöhemmin omisti kaupungissa asunnon ja vietti siellä paljon aikaa. Elokuva valmistui 19 miljoonalla dollarilla ja tuotti kesällä 1995 lippuluukuilla huomattavat 141 miljoonaa dollaria. Bayn menestys johti vahvaan kumppanuuteen ja ystävyyteen Jerry Bruckheimerin kanssa.
Hänen seuraava elokuvansa The Rock (1996) oli toimintaelokuva, joka sijoittui Alcatrazin saarelle ja San Franciscon lahden alueelle. Sen pääosissa näyttelivät Sean Connery, Nicolas Cage ja Ed Harris. Sen tuottivat myös Jerry Bruckheimer ja Don Simpson, joista jälkimmäinen kuoli viisi kuukautta ennen elokuvan julkaisua. Elokuva on omistettu hänelle. Connery ja Cage voittivat MTV Movie Awards -gaalassa vuonna 1997 parhaan valkokangasduon palkinnon, ja elokuva oli ehdolla Oscar-palkinnon saajaksi kategoriassa paras äänituotos, jonka tekijöinä olivat Greg P. Russell, Kevin O'Connell ja Keith A. Wester.
Vuonna 1998 Bay teki jälleen yhteistyötä Jerry Bruckheimerin kanssa, tällä kertaa yhteistuottajana, ja ohjasi toimintaseikkailuelokuvan Armageddon. Elokuva kertoo kovista öljynporaajista, jotka NASA lähettää ohjaamaan asteroidia pois törmäyskurssilta Maahan. Elokuvan pääosissa nähdään Bruce Willis, Billy Bob Thornton, Ben Affleck ja Liv Tyler. Se oli ehdolla neljään Oscariin 71. Oscar-gaalassa, mukaan lukien paras ääni, parhaat visuaaliset tehosteet, paras äänileikkaus ja paras alkuperäinen laulu. Elokuva tienasi avauspäivänään 9,6 miljoonaa dollaria ja ensimmäisen viikonlopun aikana yhteensä 36,5 miljoonaa dollaria. Tuotantobudjetti, 140 miljoonaa dollaria, oli yksi kesän 1998 suurimmista. Armageddon tuotti maailmanlaajuisesti yli 553 miljoonaa dollaria.
Myöhempi ura
Vuonna 2001 Bay ohjasi Pearl Harborin. Sen pääosissa näyttelivät Ben Affleck, Josh Hartnett, Kate Beckinsale ja Cuba Gooding, Jr. Elokuva julkaistiin Memorial Day -viikonloppuna vuonna 2001. Bay tuotti elokuvan jälleen yhdessä Jerry Bruckheimerin kanssa. Elokuva sai neljä Oscar-ehdokkuutta, muun muassa parhaasta äänestä, parhaista visuaalisista tehosteista, parhaasta äänileikkauksesta ja parhaasta laulusta. Kevin O'Connell sai jälleen ehdokkuuden parhaasta äänestä, mutta hän ei voittanut. Pearl Harbor voitti äänileikkauksen kategoriassa. Michael Bay ohjasi myös musiikkivideon ehdolla olleeseen laulaja Faith Hillin kappaleeseen "There You'll Be".[] Kaikesta Michael Bayn elokuvan kautta saamasta kritiikistä huolimatta Pearl Harbor pysyi suurten blockbusterien listalla, sillä siinä oli juoni, johon katsojat, etenkin nuoret katsojat, voivat samaistua, ja erikoistehosteet, jotka tekivät elokuvasta hyvin realistisen.
Bay teki uudelleen yhteistyötä Will Smithin ja Martin Lawrencen kanssa elokuvassa Bad Boys II, joka oli myös Bayn viides yhteistyö Jerry Bruckheimerin kanssa. Elokuva tuotti kotimaassa 138 miljoonaa dollaria, mikä riitti kattamaan tuotantobudjetin, ja maailmanlaajuisesti 273 miljoonaa dollaria, mikä oli lähes kaksi kertaa enemmän kuin ensimmäinen elokuva.
Vuonna 2005 Bay ohjasi Ewan McGregorin ja Scarlett Johanssonin tähdittämän tieteiselokuvan The Island. Se oli Michael Bayn ensimmäinen elokuva, jonka hän teki ilman Jerry Bruckheimeria. The Islandin tuotanto maksoi 126 miljoonaa dollaria. Se tuotti kotimaassa 46 miljoonaa dollaria ja maailmanlaajuisesti 172 miljoonaa dollaria. Bay totesi, ettei kotimainen markkinointikampanja miellyttänyt häntä, koska se hämmensi yleisöä elokuvan todellisesta aiheesta.
Vuonna 2007 hän ohjasi ja tuotti yhdessä Steven Spielbergin kanssa Transformers-elokuvan, joka perustuu Transformers-sarjaan. Elokuva julkaistiin Yhdysvalloissa ja Kanadassa 3. heinäkuuta 2007, ja sen ennakkonäytökset alkoivat 2. heinäkuuta kello 20.00. Ennakkonäytökset tuottivat 8,8 miljoonaa dollaria, ja ensimmäisenä yleisenä esityspäivänään se tuotti 27,8 miljoonaa dollaria, mikä oli tiistain lipputuloennätys.[] Se rikkoi Spider-Man 2:n hallussa olleen heinäkuun 4. päivän ennätyksen 29 miljoonalla dollarilla. Avausviikonloppunaan Transformers tuotti 70,5 miljoonaa dollaria, mikä merkitsi 155,4 miljoonan dollarin avausviikkoa, ja se on muiden kuin jatko-osien suurimman avausviikon ennätys.[] Marraskuuhun 2007 mennessä elokuva on tuottanut kotimaassa yli 319 miljoonaa dollaria ja maailmanlaajuisesti yli 708 miljoonaa dollaria.
Bay palasi Transformers-elokuvan ohjaajaksi ja tuottajaksi: Revenge of the Fallen, joka julkaistiin 24. kesäkuuta 2009 ja joka tuotti maailmanlaajuisesti yli 832 miljoonaa dollaria. Vaikka elokuva sai kriitikoilta enimmäkseen kielteisiä arvosteluja, muun muassa Roger Ebertin, Michael Phillipsin ja David Denbyn (joka kutsui Bayta "häikäisevän, melkein ilkeän lahjakkaaksi") aggressiivisen kriittiset arvostelut, elokuvan kohdeyleisö otti sen hyvin vastaan, ja se oli yksi vuoden 2009 tuottoisimmista elokuvista. Vuonna 2010 se sai seitsemän Golden Raspberry Award -ehdokkuutta ja voitti kolme: Huonoin elokuva, huonoin ohjaaja ja huonoin käsikirjoitus.
Bay ohjasi Transformers: Dark of the Moon, joka julkaistiin 28. kesäkuuta 2011. Hän saattaa ohjata jatko-osan Bad Boys -elokuvasarjalle tai "pienen" elokuvan, jota hän on kehittänyt vuosia ja jonka alustava nimi on Pain & Gain. Pete Collinsin kirjoittamassa Miami Heraldin artikkelissa kuvattuihin tapahtumiin perustuva tosirikostarina kertoo ryhmästä kömpelöitä kehonrakentajia, jotka tekevät yhdessä ryöstön.
Bay tuotti DreamWorksin elokuvan I Am Number Four, joka perustuu HarperCollins Children's Booksin julkaisemaan Pittacus Loren romaanisarjaan. D. J. Caruso (Eagle Eye, Disturbia) on ohjannut.
