En 1938, Bayer émigre aux Etats-Unis et vit à New York. La même année, il conçoit l’exposition Bauhaus 1919-1928 à New York. Trente ans plus tard, l’exposition « 50 Jahre Bauhaus » (50 ans de Bauhaus) à Stuttgart a également été mise sur pied d’après ses plans. Aux États-Unis, il est surtout actif en tant que peintre, graphiste publicitaire et concepteur d’expositions et travaille pour de nombreuses entreprises et institutions. En 1942, Bayer conçoit l’exposition de propagande américaine Road to Victory au Museum of Modern Art de New York. En 1945, Irene Bayer divorce. À partir de 1946, Bayer travaille comme consultant en design au centre culturel d’Aspen. Il devient ensuite directeur du département de design de la Container Corporation of America en 1956. Entre 1958 et 1961, il est membre du conseil artistique du bureau d’information des États-Unis. Il a également commencé à travailler en tant que consultant créatif pour un certain nombre d’importantes agences de publicité et de grands magasins en 1965.

Son œuvre est très diversifiée, allant du graphisme et de la peinture à l’architecture paysagère. Parmi ses œuvres remarquables, on peut citer le photomontage Selbstporträt (Autoportrait) de 1932, la publicité pour l’émulsion Adrianol de 1935, la série Montagnes et Convolutions créée entre 1944 et 1953 et le Jardin de marbre de 1955.