2012-15: Debut a začátky kariéry
V únoru 2014 se Baekhyun a jeho kolega z Exo Suho stali pravidelnými hosty hudebního televizního pořadu SBS Inkigayo. Tuto pozici opustili v listopadu 2014, aby se mohli soustředit na nadcházející comeback skupiny Exo. V červenci 2014 Baekhyun debutoval v hudebním divadle, když si zahrál hlavní roli Dona Lockwooda v jihokorejské produkci muzikálu Singin‘ in the Rain od SM C&C .
V dubnu 2015 vydal Baekhyun svou první sólovou píseň od debutu s názvem „Beautiful“ jako soundtrack k webovému dramatu Exo Next Door. Píseň se stala prvním singlem ze soundtracku k webovému dramatu, který se dostal na vrchol digitální hitparády. V květnu 2015 bylo oznámeno, že Baekhyun bude hrát v akčním filmu Dokgo po boku herce Yeo Jin-goo. V lednu 2016 však bylo oznámeno, že produkce filmu byla zrušena. V prosinci 2015 vzdal Baekhyun hold zesnulému jihokorejskému zpěvákovi Kim Hyun-sikovi tím, že na závěr roku vystoupil s jeho písní „Like Rain Like Music“ v hudebním programu Gayo Daejeon televize SBS. Studiová nahrávka jeho provedení byla později vydána digitálně.
2016-2018:
V lednu 2016 Baekhyun a členka Miss A Suzy vydali duet s názvem „Dream“. Píseň se rychle dostala na vrchol online hudebních žebříčků v reálném čase a později debutovala na prvním místě v týdenním digitálním žebříčku Gaon. „Dream“ také celkem pětkrát získala první místo v hudebních televizních programech Music Bank a Inkigayo. V dubnu 2016 získal Baekhyun cenu YinYueTai V-Chart Award pro nejpopulárnějšího zpěváka v Jižní Koreji. V květnu 2016 Baekhyun a jihokorejský zpěvák K.Will vydali v rámci hudebního projektu SM Station společnosti SM Entertainment duet s folkovou baladou „The Day“.
V srpnu 2016 Baekhyun debutoval na malé obrazovce v historickém dramatu SBS Moon Lovers: Ryeo Scarlet Heart, jihokorejské adaptaci čínského románu Bu Bu Jing Xin. Za svůj výkon v tomto dramatu získal cenu New Star Award na SBS Drama Awards 2016. S kolegy z Exo Chenem a Xiuminem také spolupracoval na originálním soundtracku k seriálu s názvem „For You“. V říjnu 2016 se Baekhyun společně s Chenem a Xiuminem stal členem první oficiální sub-jednotky Exo Exo-CBX. Jejich debutová rozšířená skladba Hey Mama! vyšla 31. října. V listopadu 2016 se Baekhyun začal účastnit turnaje League of Legends společnosti SM Entertainment „2016 S.M. Super Celeb League“, kde spolu se spoluhráčem ze škatulky Heechul hrál hru s profesionálními hráči i fanoušky z Jižní Koreje a Číny.
V únoru 2017 Baekhyun a člen Sistar Soyou vydali duet s názvem „Rain“. Píseň se dostala na první místo všech jihokorejských online hudebních žebříčků, což je úspěch známý jako „all-kill“, a stal se tak prvním umělcem společnosti SM Entertainment, který dosáhl „all-kill“ jak v roce 2016, tak v roce 2017 s písněmi „Dream“ a „Rain“. V dubnu 2017 vydal Baekhyun singl s názvem „Take You Home“ pro druhou sezónu projektu Station. Píseň dosáhla vrcholu na dvanáctém místě týdenního digitálního žebříčku Gaon.
5. února 2018 Baekhyun zazpíval jihokorejskou hymnu na zahajovacím ceremoniálu 132. zasedání Mezinárodního olympijského výboru (MOV) před Moon Jae-inem, prezidentem Jižní Koreje, a Lee Hee-beomem, prezidentem organizačního výboru zimních olympijských her 2018. V srpnu 2018 vydali Baekhyun a rapper Loco společnou skladbu s názvem „Young“ pro projekt Station. Píseň se umístila na čtvrtém místě v žebříčku Billboard World Digital Song Sales.
2019-současnost: Sólový debut a SuperM
V červenci 2019 Baekhyun debutoval jako sólový umělec, třetí sólista mezi členy Exo, vydáním EP City Lights. EP se v roce 2019 prodalo přes 550 000 kopií, čímž překonalo rekord nejprodávanějšího alba sólového umělce v historii jihokorejského žebříčku Gaon Music Chart. Umístilo se na prvním místě týdenního i měsíčního žebříčku Gaon a na šestém místě celoročního žebříčku, stejně jako na prvním místě mezi alby vydanými sólovými umělci. Nakonec se stalo nejprodávanějším sólovým albem Jižní Koreje v roce 2010. V srpnu byl Baekhyun potvrzen jako člen SuperM, „K-popové superskupiny“ vytvořené společností SM Entertainment ve spolupráci s Capitol Records, která měla být zaměřena na americký trh. SuperM debutovali vlastním EP a v říjnu zahájili propagaci. V prosinci byl Baekhyun oceněn jako nejlepší mužský umělec na Mnet Asian Music Awards 2019 po úspěchu svého debutového EP City Lights a jeho hlavního singlu „UN Village“.
Začátkem roku 2020 vydal Baekhyun dva soundtrackové singly, „My Love“ a „On the Road“, k dramatickým seriálům Dr. Romantic 2, respektive Hyena. V květnu Baekhyun spolupracoval se skupinou Bolbbalgan4, která se podílela na jejím singlu „Leo“. Píseň se umístila na druhém místě týdenního digitálního žebříčku Gaon. Ve stejném měsíci vydal Baekhyun své druhé EP Delight s hlavním singlem „Candy“. EP získalo více než 732 000 předobjednávek, čímž se stalo nejvíce předobjednaným albem sólového zpěváka v historii Jižní Koreje. Do července se prodalo více než 1 000 000 kopií alba Delight, což se stalo prvním albem sólového umělce v Jižní Koreji, kterému se to podařilo od alba Another Days (2001) od Kim Gun-mo. V červenci také Baekhyun vydal prostřednictvím společnosti SM Station předělávku skladby BoA „Garden in the Air“ z jejího alba Girls on Top (2005) jako první vydání z projektu věnovaného 20. výročí debutu BoA. Později v roce 2020 vydal další dva singly ze soundtracku: „Every Second“ pro album Record of Youth a „Happy“ pro album Do You Like Brahms? Dne 6. prosince získal Baekhyun podruhé za sebou cenu Mnet Asian Music Award pro nejlepšího mužského umělce. Později v prosinci vydal digitální singl s názvem „Amusement Park“.
3. ledna 2021 uspořádal Baekhyun svůj první sólový koncert Baekhyun: Light, který byl kvůli omezením souvisejícím s pandemií COVID-19 vysílán digitálně prostřednictvím služby Beyond Live. Koncert navštívilo 110 000 diváků ze 120 zemí. O den později vydal skladbu „Get You Alone“, hlavní singl ze svého debutového japonského EP, které vyšlo 21. ledna 2021. EP získalo zlatý certifikát od japonské asociace nahrávacího průmyslu.
Baekhyun vydá své třetí EP Bambi 30. března 2021.