2012-15: Debyytti ja uran alku
Baekhyun paljastui virallisesti Exon yhdeksänneksi jäseneksi 30. tammikuuta 2012 Exon päälaulajaksi. Ryhmä debytoi virallisesti huhtikuussa 2012 ja on sittemmin saavuttanut merkittävää suosiota ja kaupallista menestystä.
Helmikuussa 2014 Baekhyunista ja Exon kollegasta Suhosta tuli SBS:n musiikkitelevisio-ohjelman Inkigayon säännöllisiä juontajia. He jättivät tehtävän marraskuussa 2014 keskittyäkseen Exon tulevaan comebackiin. Heinäkuussa 2014 Baekhyun teki musiikkiteatteridebyyttinsä näyttelemällä Don Lockwoodin pääroolia SM C&C:n Singin’ in the Rain -musikaalin eteläkorealaisessa tuotannossa .
Huhtikuussa 2015 Baekhyun julkaisi ensimmäisen soolokappaleensa sitten debyyttinsä nimeltä ”Beautiful” Exon web-draaman Exo Next Door soundtrackina. Kappaleesta tuli ensimmäinen web-draaman soundtrack-single, joka nousi digitaalisten listojen kärkeen. Toukokuussa 2015 Baekhyunin ilmoitettiin näyttelevän toimintaelokuva Dokgossa näyttelijä Yeo Jin-goon rinnalla. Elokuvan tuotanto kuitenkin ilmoitettiin peruuntuneeksi tammikuussa 2016. Joulukuussa 2015 Baekhyun osoitti kunnioitusta edesmenneelle eteläkorealaiselle laulajalle Kim Hyun-sikille esittämällä hänen kappaleensa ”Like Rain Like Music” SBS:n vuodenvaihteen musiikkiohjelmassa Gayo Daejeonissa. Studiotallenne hänen esityksestään julkaistiin myöhemmin digitaalisesti.
2016-2018: Näyttelijäroolit ja Exo-CBX
Tammikuussa 2016 Baekhyun ja Miss A -jäsen Suzy julkaisivat dueton nimeltä ”Dream”. Kappale nousi nopeasti netin reaaliaikaisten musiikkilistojen kärkeen ja debytoi myöhemmin ykkösenä Gaonin viikoittaisessa digitaalisessa listassa. ”Dream” voitti myös yhteensä viisi kertaa ykkössijan musiikkitelevisio-ohjelmissa Music Bank ja Inkigayo. Huhtikuussa 2016 Baekhyun sai YinYueTai V-Chart Awardin Etelä-Korean suosituimmasta laulajasta. Toukokuussa 2016 Baekhyun ja eteläkorealainen laulaja K.Will julkaisivat folk-balladi-dueton nimeltä ”The Day” osana SM Entertainmentin musiikkiprojektia SM Station.
Elokuussa 2016 Baekhyun debytoi pienellä ruudulla SBS:n historiallisessa draamassa Kuun rakastavaiset: Scarlet Heart Ryeo, joka on eteläkorealainen sovitus kiinalaisesta romaanista Bu Bu Jing Xin. Suorituksestaan draamassa hän sai New Star Award -palkinnon vuoden 2016 SBS Drama Awardsissa. Hän teki myös yhteistyötä muiden Exo-jäsenten Chenin ja Xiuminin kanssa sarjan alkuperäisen soundtrackin ”For You” kanssa. Lokakuussa 2016 Baekhyunista tuli yhdessä Chenin ja Xiuminin kanssa Exon ensimmäisen virallisen alayksikön Exo-CBX:n jäsen. Heidän debyyttinsä extended play, Hey Mama!, julkaistiin 31. lokakuuta. Marraskuussa 2016 Baekhyun alkoi osallistua SM Entertainmentin League of Legends -turnaukseen ”2016 S.M. Super Celeb League”, jossa hän ja labellikaveri Heechul pelasivat peliä sekä ammattilaispelaajien että Etelä-Koreasta ja Kiinasta tulevien fanien kanssa.
Helmikuussa 2017 Baekhyun ja Sistarin jäsen Soyou julkaisivat dueton nimeltä ”Rain”. Kappale saavutti ykkössijan kaikilla Etelä-Korean online-musiikkilistoilla, saavutus, joka tunnetaan nimellä ”all-kill”, tehden hänestä ensimmäisen SM Entertainmentin artistin, joka saavutti ”all-killin” sekä vuonna 2016 että 2017 ”Dreamin” ja ”Rainin” myötä. Huhtikuussa 2017 Baekhyun julkaisi singlen nimeltä ”Take You Home” Station-projektin toista kautta varten. Kappale oli korkeimmillaan sijalla kaksitoista Gaon viikoittaisella digitaalisella listalla.
5. helmikuuta 2018 Baekhyun esitti Etelä-Korean kansallislaulun Kansainvälisen olympiakomitean (KOK) 132. istunnon avajaisseremoniassa Etelä-Korean presidentin Moon Jae-inin ja vuoden 2018 talviolympialaisten järjestelykomitean puheenjohtajan Lee Hee-beomin edessä. Elokuussa 2018 Baekhyun ja räppäri Loco julkaisivat Station-projektille yhteistyökappaleen nimeltä ”Young”. Kappale nousi Billboard World Digital Song Sales -listan sijalle neljä.
2019-nykyisin: Soolodebyytti ja SuperM
Heinäkuussa 2019 Baekhyun debytoi sooloartistina, kolmantena sooloartistina Exon jäsenten joukossa, julkaisemalla EP:n City Lights. EP:tä myytiin vuonna 2019 yli 550 000 kappaletta, mikä rikkoi Etelä-Korean Gaon Music Chartin historian myydyimmän sooloartistin albumin ennätyksen. Se oli Gaonin viikko- ja kuukausikaavion kärjessä ja sijoittui kuudenneksi vuoden lopun listalla sekä ensimmäiseksi sooloartistien julkaisemien albumien joukossa. Siitä tuli lopulta Etelä-Korean myydyin sooloalbumi 2010-luvulla. Elokuussa Baekhyun vahvistettiin jäseneksi SuperM:ään, SM Entertainmentin yhteistyössä Capitol Recordsin kanssa luomaan ”K-pop-superryhmään”, joka olisi suunnattu Yhdysvaltain markkinoille. SuperM debytoi samannimisellä EP:llä ja aloitti promootiot lokakuussa. Joulukuussa Baekhyun palkittiin vuoden 2019 Mnet Asian Music Awardsissa parhaana miesartistina debyytti-EP:nsä City Lightsin ja sen pääsinglen ”UN Village” menestyksen myötä.
Vuoden 2020 alkupuolella Baekhyun julkaisi kaksi soundtrack-singleä, ”My Love” ja ”On the Road”, draamasarjoille Dr. Romantic 2 ja Hyena. Toukokuussa Baekhyun teki yhteistyötä Bolbbalgan4:n kanssa ja oli mukana hänen singlellään ”Leo”. Kappale oli korkeimmillaan Gaon viikoittaisen digitaalisen listan kakkossijalla. Samassa kuussa Baekhyun julkaisi toisen EP:nsä Delight, joka sisälsi pääsinglen ”Candy”. EP keräsi yli 732 000 ennakkotilausta, mikä teki siitä Etelä-Korean historian eniten ennakkotilauksia saaneen solistin albumin. Heinäkuuhun mennessä Delight oli myynyt yli 1 000 000 kappaletta, ja siitä tuli ensimmäinen eteläkorealaisen sooloartistin albumi sitten Kim Gun-mon Another Daysin (2001). Samoin heinäkuussa Baekhyun julkaisi SM Stationin kautta remaken BoA:n kappaleesta ”Garden in the Air” hänen albumiltaan Girls on Top (2005) ensimmäisenä julkaisuna BoA:n 20-vuotisjuhlavuoden kunniaksi. Myöhemmin vuonna 2020 hän julkaisi vielä kaksi soundtrack-singleä, ”Every Second” albumille Record of Youth ja ”Happy” albumille Do You Like Brahms? 6. joulukuuta Baekhyun voitti Mnet Asian Music Awardin parhaan miesartistin palkinnon toisena peräkkäisenä vuonna. Myöhemmin joulukuussa hän julkaisi digitaalisen singlen nimeltä ”Amusement Park”.
Tammikuun 3. päivänä 2021 Baekhyun piti ensimmäisen soolokonserttinsa, Baekhyun: Light, joka lähetettiin digitaalisesti Beyond Liven kautta COVID-19-pandemiaan liittyvien rajoitusten vuoksi. Konsertti keräsi 110 000 katsojaa 120 maasta. Päivää myöhemmin hän julkaisi ”Get You Alone”, joka oli pääsingle hänen samannimisestä japanilaisesta debyytti-EP:stään, joka julkaistiin 21. tammikuuta 2021. Recording Industry Association of Japan on sertifioinut EP:n kultaiseksi.
Baekhyun julkaisee kolmannen EP:nsä Bambi 30. maaliskuuta 2021.