Na het behalen van zijn diploma's en na de verrichting van de militaire dienst als trommelaar in de Militaire muziekkapel van het Infanterie Regiment "Hoch- und Deutschmeister" nr. 4 in Wenen werd hij in 1870 violist in het orkest van de K.K. Hofoper in Wenen; in deze functie bleef hij tot 1898. Vanaf 1883 werd hij kapelmeester van de K.K. Hofoper en toen in 1885 hem de leiding van het hofoperaballet opgedragen werd, begon zijn grote muzikale carrière.
Hij componeerde niet alleen 20 balletten, dansscènes, meerdere operettes en andere werken, maar heeft ook grote verdiensten om het ballet en werd al binnen zijn leeftijd de meest uitgevoerde balletcomponist ter wereld. Zijn bekendst ballet was de pantomime Die Puppenfee. Vanaf zijn première op 4 oktober1888 tot nu werd dit werk in de Weense Staatsopera rond 800 keer gespeeld. Verder ging het in meerdere honderden van uitvoeringen rond om de wereld. Generaties van Weense burgerlijke gezinnen voerden haar kinderen met Die Puppenfee, die het oude dansmotief van de levend geworden poppen behandeld en tot voorbeeld voor talrijke vergelijkbare composities werd, in de wereld van het theater in. Ook het in januari 1885 in première gegane ballet Wiener Walzer, dat de ontwikkeling van de Duitse nationale dans in de vorige eeuw onder gebruik van melodieën van Johann Strauss jr., Joseph Lanner en vele andere walsenkoningen natekende, werd een groot succes.
Ter gelegenheid van zijn 30-jarig dirigentenjubileum werd hij in 1900 met het ridderkruis in de Frans Jozef-orde onderscheiden.
Verder nemen dans- en marscomposities in het oeuvre van Bayer een belangrijke plaats in. Ten een verschenen vele enkele nummers (walsen, polka française en polka mazurka) van zijn balletten en operettes, bijvoorbeeld de Japanische (Sieges-)Marsch uit het ballet Die Braut von Korea (De bruid van Korea). Hij schreef ook werken voor blaasorkesten.
Bayer ligt begraven in de buurt van andere componisten en kunstenaars op de centrale begraafplaats (Zentralfriedhof) in Wenen (groep 0, rij 1, nummer 66).
Friedrich Anzenberger: Josef Bayer zum 100. Geburtstag, in: Österreichische Blasmusik, 2013. Ausgabe 03/2013, pp. 22
Elisabeth Anzenberger-Ramminger, Friedrich Anzenberger: Der Deutschmeister-Regimentsmarsch von Josef Bayer. Zum 150. Geburtstag des Ballettkomponisten, in: Österreichische Blasmusik, Jahrgang. 50, April 2002, p. 12 ff.
Wolfgang Suppan, Armin Suppan: Das Neue Lexikon des Blasmusikwesens, 4. Auflage, Freiburg-Tiengen, Blasmusikverlag Schulz GmbH, 1994, ISBN 3-923058-07-1
Paul E. Bierley, William H. Rehrig: The heritage encyclopedia of band music : composers and their music, Westerville, Ohio: Integrity Press, 1991, ISBN 0-918048-08-7
Siegfried Lang: Lexikon Österreichischer U-Musik-Komponisten im 20. Jahrhundert, Wien: Österreichischer Komponistenbund (OKB)/Arbeitskreis U-Musik, 1987, 248 p.
Die Wiener Philharmoniker und die Österreichische Militärmusik, Vienna: Bundesminesterium fur Landesverteidigung, 1967.
