1938 emigrerade Bayer till USA och bodde i New York. Samma år utformade han utställningen Bauhaus 1919-1928 i New York. 30 år senare inrättades också utställningen 50 Jahre Bauhaus (50 år av Bauhaus) i Stuttgart enligt hans ritningar. I USA var han främst verksam som målare, reklamgrafiker och utställningsdesigner och arbetade för många företag och institutioner. År 1942 utformade Bayer den amerikanska propagandautställningen Road to Victory på Museum of Modern Art i New York. År 1945 skilde sig Irene Bayer från honom. Från och med 1946 arbetade Bayer som designkonsult vid Aspen Cultural Centre. Därefter blev han 1956 chef för designavdelningen vid Container Corporation of America. Mellan 1958 och 1961 var han medlem av konstrådet vid USA:s informationskontor. Han började också arbeta som kreativ konsult för ett antal viktiga reklambyråer och varuhus 1965.

Hans konstnärskap är mycket varierat och sträcker sig från grafik och måleri till landskapsarkitektur. Bland hans framstående verk kan nämnas fotomontage Selbstporträt (Självporträtt) från 1932, reklamen för Adrianol Emulsion från 1935, serien Mountains and Convolutions som skapades mellan 1944 och 1953 och Marble Garden från 1955.