In 1938 emigreerde Bayer naar de Verenigde Staten en ging in New York wonen. In datzelfde jaar ontwierp hij in New York de tentoonstelling Bauhaus 1919-1928. 30 jaar later werd ook de tentoonstelling 50 Jahre Bauhaus (50 jaar Bauhaus) in Stuttgart naar zijn ontwerp ingericht. In de VS was hij vooral actief als schilder, reclame-grafisch ontwerper en tentoonstellingsmaker en werkte hij voor vele bedrijven en instellingen. In 1942 ontwierp Bayer de Amerikaanse propagandatentoonstelling Road to Victory in het Museum of Modern Art in New York. In 1945 scheidde Irene Bayer van hem. Vanaf 1946 werkte Bayer als ontwerpadviseur bij het Aspen Cultureel Centrum. Vervolgens werd hij in 1956 directeur van de ontwerpafdeling bij de Container Corporation of America. Tussen 1958 en 1961 was hij lid van de kunstraad van het voorlichtingsbureau van de VS. In 1965 begon hij ook te werken als creatief consultant voor een aantal belangrijke reclamebureaus en warenhuizen.

Zijn oeuvre is zeer divers, variërend van grafiek en schilderkunst tot landschapsarchitectuur. Tot zijn opmerkelijke werken behoren de fotomontage Selbstporträt (Zelfportret) uit 1932, de reclame voor Adrianol Emulsion uit 1935, de tussen 1944 en 1953 ontstane serie Mountains and Convolutions en de Marmeren Tuin uit 1955.