En 1938, Bayer emigró a Estados Unidos y vivió en Nueva York. Ese mismo año, diseñó la exposición Bauhaus 1919-1928 en Nueva York. 30 años después, la exposición 50 Jahre Bauhaus (50 años de la Bauhaus) en Stuttgart también se montó según su diseño. En EE.UU. trabajó principalmente como pintor, diseñador gráfico publicitario y diseñador de exposiciones y trabajó para muchas empresas e instituciones. En 1942, Bayer diseñó la exposición de propaganda estadounidense Road to Victory en el Museo de Arte Moderno de Nueva York. En 1945, Irene Bayer se divorció de él. A partir de 1946, Bayer trabajó como asesor de diseño en el Centro Cultural de Aspen. En 1956 se convirtió en director del departamento de diseño de la Container Corporation of America. Entre 1958 y 1961, fue miembro del consejo artístico de la oficina de información de EE UU. También comenzó a trabajar como consultor creativo para una serie de importantes agencias de publicidad y grandes almacenes en 1965.

Su obra es muy diversa, y abarca desde la gráfica y la pintura hasta la arquitectura paisajística. Entre sus obras más destacadas se encuentran el fotomontaje Selbstporträt (Autorretrato) de 1932, la publicidad para Adrianol Emulsion de 1935, la serie Mountains and Convolutions (Montañas y circunvoluciones) creada entre 1944 y 1953 y el Marble Garden (Jardín de mármol) de 1955.