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Né Robert James Byrd, Sr. (mais il préférera l'utilisation de Bobby Byrd pour éviter la confusion avec l'artiste de Funk et de Flamous Flames du même nom) à Fort Worth, il déménagea à Los Angeles en Californie à l'âge de 15 ans. En tant que membre du groupe de rhythm and blues The Hollywood Flames, il se fit connaître sous le nom de Bobby Day sur scène comme sur ses enregistrements. Durant un certain nombre d'années, il ne rencontra que de faibles succès, disposant d'une notoriété ne dépassant alors pas la côte ouest des États-Unis, et cela même à travers le duo Bob & Earl dont il fut l'initiateur. En 1957, il trouve enfin la voie du succès avec les Satellites (en fait les Hollywood Flames renommés pour des raisons contractuelles) "Satellites" pour lequel il écrivit 3 chansons qui sont de nos jours considérées comme des classiques de Rock'n Roll. Il a utilisé plusieurs pseudonymes pour enregistrer tel que Robert Byrd & His Birdies ainsi que Bobby Ryrd, homonyme du chanteur des Flames de James Brown.
Certaines sources mentionnent 57(?) singles enregistres sous son nom ou avec les Hollywood Flames avant 1960. Il a notamment participé à plusieurs enregistrements de groupes vocaux sur le label "class" de Los Angeles sur lequel sortaient les enregistrements des satellites.
Day est parfois considéré comme un « one-hit wonder », c'est-à-dire un artiste enregistrant un single qui deviendra un succès international, mais qui sera incapable, par la suite, de renouveler ce succès ou même un succès moindre.
Bobby Day mourut d'un cancer en 1990 et fut incinéré au cimetière Holy Cross à Culver City en Californie.